美科學家擬用微波從月球上提取液態(tài)水
據(jù)《新科學家》雜志報道，美印兩國月球探測器日前發(fā)現(xiàn)了月球表面有水的最新證據(jù)，這不僅有助于維持登月宇航員的生存所需，還可以推動載人火星探測任務(wù)。在這種情況下，如何從月表提取液態(tài)水便成了一個十分現(xiàn)實的問題。美宇航局正在開發(fā)的一種微波設(shè)備有望實現(xiàn)這一目標。
美科學家擬用微波從月球上提取液態(tài)水
印度“月船一號”和美宇航局“卡西尼”號和“深度撞擊”等三個月球探測器發(fā)現(xiàn)了吸收某種波長的紅外光的跡象，這表明要么是水要么是羥基的存在。羥基是一種由一個氫原子和一個氧原子構(gòu)成的分子。在南北兩極發(fā)現(xiàn)的水的信號比較低緯度發(fā)現(xiàn)的水信號更強烈。
太陽風質(zhì)子(氫離子)與月球土壤中的氧原子結(jié)合，會不斷產(chǎn)生這些分子。彗星撞擊還可能給月球帶來水。由彗星或太陽風產(chǎn)生的水會隨時間慢慢擴散至月球南北兩極的永久陰影帶，科學家最近測量發(fā)現(xiàn)這些地帶比冥王星的溫度還低。美國布朗大學天文學家卡爾·佩特斯(CarlePieters)說“一旦月球上有了水，終有一天會顯露出來。”佩特斯領(lǐng)導的一個美宇航局研究小組為印度“月船一號”開發(fā)了很多測量儀器。
佩特斯在接受《新科學家》雜志采訪時表示，迄今為止，月表的水量并不多，打個比方，棒球場那么大的一片月球土壤，可能僅有“一杯水”。不過，如果可以獲取到這些水，宇航員便有了在月球上生存所需的飲用水，同時還能從中分離出氧和氫，用以制造返回地球所需的燃料。
這將大大降低航天發(fā)射成本，因為在從地球上發(fā)射航天器時，可以少加裝一些燃料。在月球上生產(chǎn)的火箭燃料甚至可以幫助我們實施載人火星探測任務(wù)。鑒于月球引力更小，從月球表面實施火星發(fā)射任務(wù)，要比從地球上實施這種任務(wù)消耗更少的能量。位于得克薩斯州休斯敦的月球與行星研究所的研究人員保羅·斯普斯蒂說：“這將徹底改變航天飛行模式。這就好比在太空建造一條橫跨大陸的鐵路。”
我們?nèi)绾尾拍塬@取以極少的水冰形式封存于月球土壤中的水呢？根據(jù)美宇航局馬歇爾太空飛行中心的埃德溫·伊斯里奇(EdwinEthridge)和阿拉巴馬大學的威廉姆·卡烏勒(WilliamKaukler)的研究成果，一種微波裝置可以做到這一點，他們早在2006年就提出了這項技術(shù)。他們使用普通的微波爐對模擬月球土壤進行處理，將土壤溫度冷卻至零下150攝氏度。
接著，他們將土壤保持在真空狀態(tài)下，模擬月球條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用微波將土壤加熱至零下50攝氏度，便會出現(xiàn)水冰升華現(xiàn)象，即從固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)樗。這樣，原本散布于土壤高壓微孔中的水汽便進入到低壓真空管內(nèi)。在月球上，這些水汽可通過置于月球土壤上方的金屬盤進行收集。據(jù)卡烏勒介紹，升華出來的水汽作為霜凍濃結(jié)于金屬盤上，然后，“你可以將金屬盤上的霜凍收集起來。”
在高溫條件下烘焙和處理干燥月球土壤也可能會釋放出氧原子和氫原子，用以制造火箭燃料或其他的用途。不過，斯普蒂斯指出，這種方法耗費的時間和精力是從月球的水資源中提取氧原子和氫原子的百倍左右，“然而，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，這一切會變得更簡單、更劃算和更快速。”
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