在中國的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種讓月球更宜居的新方法。該團隊從月球土壤中提取水。他們用它來將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和燃料。這個過程可以提高月球任務(wù)的效率。它還將降低成本。該技術(shù)利用陽光和月壤來生產(chǎn)必要的資源。

中國的研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)了一種讓月球更宜居的新方法。該團隊能夠從月球土壤中提取水，并將其轉(zhuǎn)化為氧氣和可用作燃料的化學(xué)物質(zhì)。研究結(jié)果發(fā)表在 Cell Press 雜志 Joule 上。

將水送往月球的成本非常高。根據(jù)這項研究，僅將一加侖（3.78kg）水運送到太空就需要花費約 83,000 美元。每個宇航員每天大約需要 4 加侖。這使得長期的月球任務(wù)難以維持。

然而，該研究指出，任何已經(jīng)實施的從月球表面提取水的策略都涉及多個“能源密集型”步驟，并且沒有分解燃料使用了多少二氧化碳。

該研究繼續(xù)說，月球的極端月球環(huán)境仍然使從陸地上收集更多的氧氣和水變得具有挑戰(zhàn)性，因為需要應(yīng)對“劇烈的溫度波動”、輻射和低重力。

新技術(shù)將利用月球自身的土壤和陽光來生產(chǎn)必要的資源，從而解決這個問題。

中國宇航員已證明，這一過程可在太空高效運行，直接利用太陽能作為動力源。

這一突破不僅能夠回收宇航員呼出的二氧化碳來產(chǎn)生氧氣，還能促進燃料的生產(chǎn)，而無需將其從地球運輸出去。

在太空中生產(chǎn)這些資源的能力對于未來月球殖民地和星際任務(wù)的自給自足至關(guān)重要。

-它將如何運作？-

科學(xué)家們創(chuàng)造了一個利用陽光加熱月球土壤并釋放水分的系統(tǒng)。然后，這些水用于將宇航員呼出的氣體 CO? 分解成一氧化碳和氫氣。然后，這些氣體可用于制造燃料和氧氣。這個過程使用了一種稱為光熱催化的技術(shù)，該技術(shù)將陽光轉(zhuǎn)化為熱量來驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。

挑戰(zhàn)

雖然實驗室結(jié)果很有希望，但在月球上的實際使用將要困難得多。月球表面會經(jīng)歷極端溫度、強輻射和低重力，這可能會影響系統(tǒng)在實驗室外的運行情況。

此外，月球土壤在各地都不一樣，宇航員產(chǎn)生的二氧化碳量可能不足以滿足對燃料和氧氣的所有需求。

研究人員表示，需要做更多的工作來提高該技術(shù)的性能并使其在太空任務(wù)中實用。

前往月球基地？

多年來，航天機構(gòu)一直在討論在月球上建立基地，以支持深入太空的任務(wù)。這一突破可能會使這一目標(biāo)更近一步。但是，在人類能夠在月球上生活和工作之前，科學(xué)家們需要克服一些技術(shù)和環(huán)境挑戰(zhàn)。

光合作用與電解

到目前為止，電解一直是太空中利用水產(chǎn)生氧氣的主要技術(shù)。然而，新的人工光合作用系統(tǒng)有幾個關(guān)鍵優(yōu)勢：

1. 能源效率更高：直接利用太陽能，而不是依靠太陽能電池板產(chǎn)生的電力。
2. 操作簡單：在環(huán)境溫度和壓力下操作，減少了對復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)的需求。
3. 多功能性它不僅可以產(chǎn)生氧氣，還可以產(chǎn)生可用作燃料的碳氫化合物，這對于深度探索任務(wù)來說是一個至關(guān)重要的優(yōu)勢。
4. 可持續(xù)性：回收宇航員產(chǎn)生的二氧化碳，創(chuàng)建一個自我維持的生命支持系統(tǒng)。

中國之所以押注這項技術(shù)，是因為它能為月球、火星及更遠太空的長期任務(wù)提供更高效、適應(yīng)性更強的生命支持系統(tǒng)。雖然電解技術(shù)在某些情況下仍將發(fā)揮作用，但人工光合作用或?qū)⒊蔀樘仗剿鞯臉?biāo)桿。

月球和火星探索：太空光合作用的未來

這項技術(shù)的成功為長期探索開辟了新的可能性。中國雄心勃勃地計劃在未來十年建立月球基地，而現(xiàn)場生產(chǎn)氧氣和燃料的能力將是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。

未來應(yīng)用

• 月球和火星基地的氧氣和燃料供應(yīng)，減少對地球發(fā)射的依賴。
• 在深空中執(zhí)行長期任務(wù)，機組人員能夠?qū)⒆约旱馁Y源回收利用，形成一個自給自足的生命支持系統(tǒng)。
• 使用可重復(fù)使用的航天器進行行星際探索，使用在太空中產(chǎn)生的燃料而不是從我們的星球帶入的燃料。

如果這項技術(shù)持續(xù)發(fā)展，它將成為人類太空探索的基石。最終目標(biāo)是在地球外建立自給自足的棲息地，讓宇航員能夠在那里生活和工作，而無需持續(xù)依賴來自地球的補給。

這一突破使中國在新的太空競賽中占據(jù)了有利地位。美國和NASA專注于自動駕駛汽車和SpaceX等私人合作伙伴的探索，而中國則選擇了自主研發(fā)戰(zhàn)略，將科學(xué)進步與強有力的國家投入相結(jié)合。

天宮空間站上的中國宇航員實現(xiàn)了一項前所未有的里程碑：太空人工光合作用。

作為神舟十九號任務(wù)的一部分，他們成功將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為氧氣和火箭燃料成分，且僅利用太陽能。這一突破標(biāo)志著可持續(xù)太空探索的轉(zhuǎn)折點，減少了對陸地資源的依賴，并為未來的月球基地和長期任務(wù)鋪平了道路。鑒于中國在未來幾十年大力投資月球和火星殖民計劃，在太空中就地生產(chǎn)氧氣和燃料的能力可能會改變太空競賽的格局。

太空人工光合作用是一項有望徹底改變星際探索的技術(shù)。與傳統(tǒng)的生命支持系統(tǒng)不同，這項技術(shù)不需要大型基礎(chǔ)設(shè)施或高壓或高溫來運行，因此非常適合微重力環(huán)境。受植物自然光合作用的啟發(fā)，它利用半導(dǎo)體催化劑將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為氧氣和碳氫化合物，例如乙烯——制造火箭燃料的關(guān)鍵化合物。

下一個挑戰(zhàn)是擴大這項技術(shù)的規(guī)模，使其能夠應(yīng)用于更大規(guī)模的任務(wù)。如果人工光合作用成為在太空中生產(chǎn)氧氣和燃料的可行解決方案，它將永遠改變我們探索宇宙的方式。

現(xiàn)在的問題不是人類是否能夠在月球或火星上建立基地，而是何時實現(xiàn)以及由誰來引領(lǐng)。