我國嫦娥五號月壤研究又有新發現。由中國科學院寧波材料技術與工程研究所（以下簡稱“寧波材料所”）、中國科學院物理研究所等單位科學家組成的科研團隊，經過3年的深入研究和反復驗證，提出一種利用月壤大量生產水的全新方法。利用這種方法，一噸月壤將可以產生51—76千克的水，有望為未來月球科研站及空間站的建設提供重要設計依據。相關研究成果8月22日在線發表于國際學術期刊《創新》。
這是一種基于高溫氧化還原反應生產水的全新方法。科研團隊發現，月壤礦物因受到太陽風億萬年的輻照，儲存了大量氫。在加熱至高溫后，氫將與礦物中的鐵氧化物發生氧化還原反應，生成單質鐵和大量水。當溫度升高至1000℃以上時，月壤將會熔化，反應生成的水將以水蒸氣形式釋放出來。
經過多種實驗技術分析，科研團隊確認1克月壤中大約可以產生51—76毫克水（即5.1%—7.6%）。以此計算，1噸月壤將可以產生51—76千克水，相當于100多瓶500毫升的瓶裝水，基本可以滿足50人一天的飲水量。
科研團隊發現，在5種月壤主要礦物（鈦鐵礦、斜長石、橄欖石、輝石、月壤玻璃）中，鈦鐵礦含氫量最高，其次是斜長石和月壤玻璃，鈦鐵礦的含氫量大約是斜長石的3.5倍、是月壤玻璃的10倍。為闡明月壤鈦鐵礦能夠儲存如此大量氫的原因，他們詳細研究了月壤鈦鐵礦的原子結構。結果表明，與地球上的鈦鐵礦相比，月壤鈦鐵礦原子間距由于氫的存在顯著增大。通過計算模擬顯示，月壤鈦鐵礦中存在納米微小孔道，這種納米孔道可以吸附并儲存大量來自太陽風的氫原子。每個鈦鐵礦分子可以吸附4個氫原子，是名副其實的月球“蓄水池”。
電子顯微鏡下的原位加熱實驗也證明，月壤鈦鐵礦加熱后將同步生成大量單質鐵和水蒸氣氣泡，而其他含鐵月壤礦物加熱后生成了少量鐵單質和氣泡，地球上的同種礦物加熱后則不會生成單質鐵和氣泡。這進一步證明月壤礦物中固溶的氫是產生水的關鍵。
實驗發現，電子輻照可以降低氫與鐵氧化物的反應溫度，水的生成溫度可以從600℃降低至200℃。基于以上研究結果，科研團隊提出一種具有可行性的月球水資源原位開采與利用策略。“該策略將為未來月球科研站以及空間站建設提供重要的設計依據，并有望在后續的嫦娥探月任務中發射驗證性設備，以完成進一步確認。”寧波材料所研究員王軍強表示。
我國嫦娥五號月壤研究又有新發現。由中國科學院寧波材料技術與工程研究所（以下簡稱“寧波材料所”）、中國科學院物理研究所等單位科學家組成的科研團隊，經過3年的深入研究和反復驗證，提出一種利用月壤大量生產水的全新方法。利用這種方法，一噸月壤將可以產生51—76千克的水，有望為未來月球科研站及空間站的建設提供重要設計依據。相關研究成果8月22日在線發表于國際學術期刊《創新》。
這是一種基于高溫氧化還原反應生產水的全新方法。科研團隊發現，月壤礦物因受到太陽風億萬年的輻照，儲存了大量氫。在加熱至高溫后，氫將與礦物中的鐵氧化物發生氧化還原反應，生成單質鐵和大量水。當溫度升高至1000℃以上時，月壤將會熔化，反應生成的水將以水蒸氣形式釋放出來。
經過多種實驗技術分析，科研團隊確認1克月壤中大約可以產生51—76毫克水（即5.1%—7.6%）。以此計算，1噸月壤將可以產生51—76千克水，相當于100多瓶500毫升的瓶裝水，基本可以滿足50人一天的飲水量。
科研團隊發現，在5種月壤主要礦物（鈦鐵礦、斜長石、橄欖石、輝石、月壤玻璃）中，鈦鐵礦含氫量最高，其次是斜長石和月壤玻璃，鈦鐵礦的含氫量大約是斜長石的3.5倍、是月壤玻璃的10倍。為闡明月壤鈦鐵礦能夠儲存如此大量氫的原因，他們詳細研究了月壤鈦鐵礦的原子結構。結果表明，與地球上的鈦鐵礦相比，月壤鈦鐵礦原子間距由于氫的存在顯著增大。通過計算模擬顯示，月壤鈦鐵礦中存在納米微小孔道，這種納米孔道可以吸附并儲存大量來自太陽風的氫原子。每個鈦鐵礦分子可以吸附4個氫原子，是名副其實的月球“蓄水池”。
電子顯微鏡下的原位加熱實驗也證明，月壤鈦鐵礦加熱后將同步生成大量單質鐵和水蒸氣氣泡，而其他含鐵月壤礦物加熱后生成了少量鐵單質和氣泡，地球上的同種礦物加熱后則不會生成單質鐵和氣泡。這進一步證明月壤礦物中固溶的氫是產生水的關鍵。
實驗發現，電子輻照可以降低氫與鐵氧化物的反應溫度，水的生成溫度可以從600℃降低至200℃。基于以上研究結果，科研團隊提出一種具有可行性的月球水資源原位開采與利用策略。“該策略將為未來月球科研站以及空間站建設提供重要的設計依據，并有望在后續的嫦娥探月任務中發射驗證性設備，以完成進一步確認。”寧波材料所研究員王軍強表示。
本文鏈接：一噸月壤有望生產超五十千克水http://www.sq15.cn/show-2-8204-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
上一篇： 首座超臨界二氧化碳光熱發電機組研制成功
下一篇： 國產發動機助大型無人運輸機完成首飛