科学家从手套箱中取出嫦娥五号月壤样品。从左到右依次为:许巍副研究员、博士生陈霄、王军强研究员、霍军涛研究员、陈国新博士
中国科学家提出一种新的在月球上获取大量水的方法,有望为未来月球科研站及空间站的建设提供重要设计依据。
北京时间8月22日下午,相关论文在国际学术期刊《创新》(The Innovation)上在线发表。其标题是题为《月球钛铁矿与内源性氢反应产生大量水》(Massive Water Production from Lunar Ilmenite through Reaction with Endogenous Hydrogen)。
该研究由中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称“宁波材料所”)非晶合金磁电功能特性研究团队联合中国科学院物理研究所(以下简称“物理所”)、航天五院钱学森实验室、松山湖材料实验室、哈尔滨工业大学和南京大学等科研团队完成。
前述论文通过研究嫦娥五号月壤不同矿物中的氢含量,提出一种全新的基于高温氧化还原反应生产水的方法。
经高分辨电子显微镜、电子能量损失谱等多种实验技术分析,研究团队确认,1克月壤中大约可以产生51-76毫克水(即5.1%-7.6%)。
以此计算,1吨月壤将可以产生约51-76千克水,相当于100多瓶500毫升的瓶装水,基本可以满足50人一天的饮水量。
水是建设月球科研站及未来开展月球星际旅行,保障人类生存的关键资源。
经过3年的深入研究和反复验证,科研人员发现,月壤矿物由于太阳风亿万年的辐照,储存了大量氢。在加热至高温后,氢将与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应,生成单质铁和大量水。
当加热高至1000℃以上时,月壤将会熔化,反应生成的水将以水蒸气的方式释放出来。
计算模拟显示月壤钛铁矿中存在纳米微小孔道,这种纳米孔道可以吸附并储存大量来自太阳风的氢原子。每个钛铁矿分子(FeTiO3)可以吸附4个氢原子,是名副其实的月球“蓄水池”。
研究人员通过实验还发现,电子辐照可以降低氢与铁氧化物的反应温度,水的生成温度可以从600℃降低至200℃。