原标题:人类怎样在月球上建造基地?欧航局:可以先在月球上造砖

欧空局用月球土壤制造“储热砖”

据美国太空网报道,近期,科学家在夏威夷莫纳克亚火山进行了一系列测试实验,他们可以模拟月球环境,进而研究如何在月球土壤中提取氧气、燃料和水。莫纳克亚火山是太平洋最高山,高度为1.3万英尺,通过测试仪器和设备分析该火山的地形、土壤和偏远的地理环境,将为科学家搜集更多的资料,用于未来有朝一日宇航员登陆月球,建造月球人类基地。
近期,太平洋国际探测系统空间中心的科学家研究小组首次证实了为美国宇航局“现地资源利用”计划进行实地实验,研究操作主管约翰-汉密尔顿(JohnHamilton)提倡支持这项研究任务,他指出该研究可以模拟宇航员将如何勘探月球上的资源,并从月球岩石和土壤中提取氧气、燃料和水。这些研究实验的关键性动机是勘测月球表面土壤的其实成份,以及对于未来人类在月球建造生活基地的重大意义。
据悉,来自美国宇航局4个太空中心(约翰逊、肯尼迪宇航中心,喷气推进实验室和格伦研究中心)的研究代表都来到了该勘测现场,同时,加拿大和德国宇航局的工程师也参与了该项研究,此外,卡内基梅隆大学、洛克希德马汀公司和米其林北美公司的研究代表也来到了测试现场,使得该研究成为一项全球性合作项目。
多数勘测仪器都是由不同地区的研究小组研制开发的,在研究测试实验展开的前两个星期,由于不同的硬件仪器首次结合在一起使用,勘测工作中遇到了一些难题。“现地资源利用”计划主管杰瑞-桑德尔斯(JerrySanders)指出,在莫纳克亚火山进行勘测的过程中,其中连续数天刮强烈的风,风速达到45英里/小时,许多工作人员不得不穿着带有眼睛保护装置、防尘面具、大帽子、耳塞和手套的防护外罩,任何暴露在环境的身体表面都将覆盖着一层多沙灰尘,尽管月球上从未刮过风,但在实际月球表面勘测中,灰尘将是一个难以预料的棘手问题。他说:“我们知道必须正确解决月球灰尘问题,但是我们并不清楚如何有效地解决!”
目前,在莫纳克亚火山进行勘测的研究小组提出了有效解决方案,莫纳克亚火山一种叫做“火山灰”的尘埃引起了工程师们的关注,这是一种细小、粉末状材料,是从火山喷发口释放出。这种火山灰能够很好地模拟月球表面上尘埃的化学成份。由美国宇航局研制的一种叫做“SCARAB”的月球探测器展示了未来探矿探测器如何在月球挖掘表面以下的灰尘样本,进而对这些灰尘样本进行分析以提取氧气。此外,另外一种类似的月球探测器可以寻找冰水物质和月球极地永久性阴影弹坑中的氢、氦和氮气。
一些大型系统能够从较多数量的月球土壤中产生氧气,由美国宇航局研制的“Roxygen”和月球氧气测试床、由洛克希德马汀公司研制的“PILOT”系统,它们都具备从土壤中产生和存储氧气的氢还原系统装置。美国宇航局约翰逊太空飞行中心OPTIMA计划主管汤姆-西蒙说:“我们正试着将月球基地更具自治自立性,我们希望在月球上生产氧气,但同时我们也希望能够从风化层中提取氧气,我们可以将残留的氢气结合氧气,从而制造出水。我们的目标是在未来月球人类基地建设过程中,不向月球发送一罐水。”
在模拟勘测过程中,一种大小和重量类似于月球探测器的机械挖掘机显示如何从月球表面采集土壤,并提交至“Roxygen”系统。汉密尔顿说:“目前我们仅是在实验室对这些仪器进行测试,但是并没有真实体现出月球任务中这些仪器是如何运行的。我们所面对的挑战是尽可能真实地复制月球表面状况,从而确保测试结果能够真实反映出这些仪器如何在月球表面运行。”
美国宇航局月球勘测计划声称,月球本土资源能够每年至少生成1-2吨氧,这足以维持6位宇航员在月球表面上生活。由于100公斤月球土壤才能够提取1公斤氧,研究小组负责人正在寻找借助静电和磁分离技术尽可能地浓缩土壤,从而提高生成氧的比率。今年6月,研究人员将进行了项测试,预计每100公斤月球土壤可生成10-20公斤氧。
此外,加拿大宇航局也致力于研究一种多功能月球探测车,供宇航员个人使用,并负责运输仪器装置;德国宇航局也正在研制一种自动化鼹鼠挖掘机,它将更深地挖掘月球表面之下的土壤层,以寻找水或其他资源。

现在,有几个国家正在计划未来十年的月球任务,有些国家可能会选择将人类送到月球上居住。

有望为未来的月球居民发电

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科技日报北京7月24日电
据欧洲空间局官网近日报道,ESA目前正在研究如何利用月球的风化层——表面松散的灰尘、土壤和岩石,以储存热量并为未来的宇航员、探测器和着陆器供电。在ESA的资助下,“方位空间”(Azimut
Space)公司利用地球上的材料研制出了“月球风化层砖”,也被称为“储热砖”。

最近许多项目测试了月球基地的可居住性。2018年5月,中国学生志愿者在北京完成了为期一年的月球模拟实验。2017年10月,国际月球基地峰会(IMS)在夏威夷召开,讨论建造模拟结构以研究月球上的人类住区如何工作。在2017年8月的两个星期里,六个宇航员住在波兰的一个模拟月球基地里。

“方位空间”公司称,新研制的砖提供了一种在白天存储太阳能并在夜间发电的方式,储存的热量也可直接释放,让机器人设备保持足够温暖,能长时间在黑暗中工作。

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ESA人类太空飞行和机器人勘探理事会的艾丹·克劳利解释说:“阿波罗宇航员带回了少量月球岩石,让我们可以在地球上制造非常相似的假月球风化层。在这项研究中,我们使用性质与月球岩石类似的地球岩石,将其粉碎,直到颗粒的大小与月球风化层中的颗粒相当。”

覆盖月球表面的粗糙、细小的尘埃,称为风化层,可能具有建筑潜力。欧洲航天局(ESA)的研究人员最近宣布了他们的“月球砖石结构”的研究,以了解它的价值。根据ESA发布的8月20日声明,他们的想法是试图打破对土质建筑材料的依赖。

研究团队随后将这种粉末制成砖块,并将能量注入其中,以了解它能储存多少热量;他们还将其连接到热发动机,利用储存在其中的能量来发电。

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“方位空间”项目经理卢卡·切洛蒂解释说:“月球上环境恶劣:漫漫长夜,温度从零下173℃到127℃,且压力极低。我们尽可能模拟这些条件,为砖块创造了类似月球的环境。使用月球风化层储存热量将为我们提供大量物质,这意味着太空旅行者不需要从地球上携带太多物质,使更多雄心勃勃的太空任务持续进行。”

为了弄清楚如何用月球尘土制作砖块,研究人员分析了德国科隆附近的火山物质,那里发生了4500万年前的火山爆发。根据欧空局官员的说法,这种火山粉末与月球尘埃很相似,因为月球表面是由玄武岩物质组成的,这种物质被称为硅酸盐,在一些火山附近很常见。

由于模拟风化层运行良好,该团队希望使这一过程更高效并加以扩展,以进一步研究风化砖是否能产生所需的能量。

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研究人员称,就地取材有助于我们进行可持续的永久性勘探。而且,月球风化层在月球上很常见,不仅可用于储热和发电,也可用来建造未来的栖息地,作为氧气或矿物质的来源,甚至可以制造工具等日常物品。

欧空局的科学顾问艾丹·考利在声明中说:“月球和地球有着共同的地质历史,并且不难在熔岩流的残余物中找到与月球上相似的物质。”月球尘埃的替代品被命名为“EAC-1”,以欧空局的欧洲宇航员中心的名字命名。欧空局的研究人员发现,月球尘埃替代品与月球尘埃非常相似。

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月球尘也可能以另一种方式支持人类任务:Cowley说:“月球土壤的一大优点是它的40%是由氧气构成的。”另一个EAC项目的研究人员正在研究如何从月球尘埃中提取氧气,以便宇航员可以延长他们在月球上的停留时间。返回搜狐,查看更多

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