欧航局开设工厂从月尘中提取氧气 月球基地时代即将来临？

据美国《新闻周刊》报道，1月17日，欧洲航天局（(ESA）在尼德兰（原荷兰）西部诺德韦克的欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）开设了一个专门的工厂，用于从月球尘埃样本中提取氧气。研究人员希望这个原型工厂能够为有一天在月球上建立一个自我维持的基地打下基础。

通过熔融盐电解法可获得45%左右的氧气

据报道，根据欧洲航天局的数据，在阿波罗任务期间返回地球的月球尘埃样本，即被称为"表岩屑"的样本，大约含有40%至45%的氧气。欧洲空间研究与技术中心的科学家正在设计一种技术，可以诱使这些氧气从尘埃中分离出来，在偶然的观察者看来，这种提取氧气方法看起来像是炼金术。

阿波罗11号探月任务时，人类在月球上留下的脚印（图据《新闻周刊》）

欧洲空间研究与技术中心的氧气提取采用一种称为熔融盐电解的方法，将表岩屑放入装有熔融的氯化钙盐放入金属框中作为电解质，加热至 950°C，在此温度下，表岩屑保持固体状态。但是，通过它的电流会导致氧气从表岩屑中提取出来，并通过盐迁移到阳极上被收集。作为奖励，这个过程还将表岩屑转化为可用的金属合金。

该工艺由英国Metalysis公司开发，该公司使用该技术生产金属和合金。由于Metalysis将产生的氧气视为不需要的副产品，因此必须对系统进行调整，以便研究人员能够捕获和测量从样品中提取的任何氧气。目前，该系统正在向排气管中排放氧气，但未来版本将长期捕获和储存这些氧气。

曾用“山寨”月球土壤样本研究如何取氧

据报道，2019年10月9日欧洲航天局曾宣布：“英国格拉斯哥大学的化学家贝司·洛马克斯博士带领的研究团队发现了从月球表岩屑有效提取氧气的新方法。”这一研究成果还被发表在了《星空与科学》杂志上。

洛马克斯在攻读博士学位期间与 Metalysis 合作，现在她正在欧洲空间研究与技术中心利用这一概念。在接受采访时，洛马克斯表示：“多亏了先前月球任务带回的月表土样本，我们知道了月球上的含氧量相当充足。氧气是一种极其珍贵的资源，但是它是以矿物质或者玻璃氧化物的形式和其他物质在化学上绑定在了一起，因此不是立即就能用。”

欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）从月球表岩屑提取氧气的工作原理（图据《新闻周刊》）

这些土壤样本太过珍贵而无法直接用于实验，但拥有这些样本意味着我们可以使用地球上的材料来复制出成分一致的土壤。这种“山寨”月球土壤被称为模拟月表土，洛马克斯和她的团队用这种土壤来进行研究。

先前尝试过提取月表土中的氧气，比如使用氢化学还原氧化铁来制造水，然后再电解分离出水中的氢和氧；或者通过类似的一个过程，只不过用甲烷代替了氢。但是这些技术要不就是产量低，过程又过度繁复，要不就是需要极高的温度来让月表土融化。洛马克斯和同事们就跳过了化学还原的步骤，直接对粉末状的月表土进行电解分离。

他们大约花费了50小时提取出了月表土样本中96%的氧气，但是有75%的氧气是在最初15个小时内被提取出的。大约样本中所有氧气的三分之一是在废气中检测到的，剩下的都没了，但这对于先前技术的产量仍是一个巨大的进步。

月球或成为深太空探索的前沿基地

据报道，研究人员希望这个初始原型的成功将使他们能够平等地探索这两种研究途径，最终目标是建立一个可以在月球上可持续运行的“试验工厂”。

月球基地示意图（图据网络）

欧洲航天局的结构、机制和材料部负责人汤玛索·吉迪尼（Tommaso Ghidini）表示：“ ESA和NASA正带着载人的任务重返月球，这次是为了留下来。因此，我们正在将工程方法转变为系统性的就地使用月球资源。”

汤玛索·吉迪尼还表示：“我们正与人类和机器人探索理事会、欧洲工业和学术界的同事们合作，提供顶级的科学方法和关键的技术，就像这个，实现人类持续留在月球上，也许有一天在火星上重现。”

另据报道，欧洲航天局 “月球村”计划的大使伯纳德·佛恩教授在2017年的一次会议上表示：“在几十年内将有婴儿在月球上出生，到2050年，整个家庭将加入欧洲的月球殖民地。” 他说，到2030年最初的月球定居点将有6至10位先驱者，包括科学家、技术人员和工程师，到2040年将增长到100位。他把人在月球上的扩张比喻为铁路的发展，一开始在火车站附近发展形成村庄，随后是企业。

红星新闻记者 罗天 王雅林 综合编译报道

编辑 龚锐