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魯超：怎樣建設(shè)“地月經(jīng)濟(jì)區(qū)”（之一）——立足
- 魯超科普作家
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2021-03-25 08:10:59 字號(hào)：A- A A+ 來(lái)源：觀察者網(wǎng)

最后更新: 2021-03-25 10:22:22

現(xiàn)在太空飛船里，宇航員的氧氣主要來(lái)自水的電解，還有一種方法叫做固體燃料氧氣發(fā)生器（SFOG），也叫“氧氣蠟燭”——將氯酸鈉（NaClO₃）和鐵粉（Fe）混合，點(diǎn)燃后就會(huì)產(chǎn)生氧氣，反應(yīng)式如下：

一千克SFOG可以提供一個(gè)成年人6.5小時(shí)的氧氣，顯然供給不了長(zhǎng)期的殖民生涯。在月球上，水更是一種極度稀缺的資源，直接電解水更是“暴殄天物”。所以，在月球上，不進(jìn)行“就地資源利用”還真是不靠譜。

宇航員正在檢查宇宙飛船上的SFOG組件

月球表面的化學(xué)成分主要有：石英（二氧化硅SiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）、氧化鈣（CaO），氧化鐵（Fe₂O₃）、氧化鎂（MgO）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鈉（Na₂O），都是含氧物質(zhì)。約莫估算一下，月壤里的氧元素約占40-45%。但要把其中的氧元素提煉出來(lái)，都不是簡(jiǎn)單的事情。

美國(guó)的拉里·弗里森（Larry Friesen）在《在月球上獲取氧氣的過(guò)程》一文中，提到了7種提取氧氣的方法，均需要非常高的能量。

月壤元素分析，氧（Oxygen）占42%

其中最成熟的一種方法是用氫氣還原鈦鐵礦（Fe2TiO5或FeTiO3），反應(yīng)式如下：

FeTiO₃+H₂ ----> Fe+TiO₂+ H₂O

問(wèn)題來(lái)了，氫氣從哪兒來(lái)呢？

當(dāng)然還是電解水了：

2H₂O ----> 2H₂+O₂

剛才不是說(shuō)水金貴嗎？現(xiàn)在就不吝嗇了？

看清楚啊，這是個(gè)“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”啊！第一步反應(yīng)已經(jīng)得到了水，可以重復(fù)循環(huán)使用，總反應(yīng)式如下：

2FeTiO₃ ----> 2Fe+2TiO₂+O₂

鈦鐵礦，月球上鐵和鈦資源都比較豐富

鈦鐵礦本身會(huì)捕捉到一些太陽(yáng)風(fēng)里的質(zhì)子（氫），它的加工過(guò)程還將產(chǎn)生氫這種在月球上寶貴的資源，所以上述制氧過(guò)程會(huì)凈產(chǎn)生一些額外的水或氫，這是利好。

太陽(yáng)風(fēng)會(huì)給月球帶來(lái)一些氫資源和氦資源

等到“月球殖民地”初見(jiàn)規(guī)模，可以攜帶一些植物種子過(guò)去，在室內(nèi)培養(yǎng)綠植，增加氧氣濃度。

月球園丁，走起~~~

三、能源

從前兩點(diǎn)我們能看出，水也好，氧氣也好，均需要能量支撐。前期可以攜帶一些核電池，它們可以永久工作。

“好奇號(hào)”火星車(chē)上就用到了核電池

NASA的核電池已經(jīng)非常成熟，在好奇號(hào)火星探測(cè)器等處已經(jīng)應(yīng)用的非常普遍。其中使用的主要是钚238的化合物，如二氧化钚，钚238輻射出的主要是α粒子，用一張紙就能阻擋，因此非常安全。

核電池的核心材料：二氧化钚（PuO₂），因內(nèi)部放射性衰變而發(fā)紅光

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