（大公報記者 劉凝哲）水是建設月球科研站及未來開展月球星際旅行保障人類生存的關鍵資源，探尋水資源是人類月球探測的首要任務之一。據報道，中國科學院科研團隊通過對嫦娥五號月壤的深入研究和反覆驗證，發現了一種全新的利用月壤大量生產水的方法，可令1噸月壤產生約51到76公斤的水。而產生的水經過電解又可以產生氧。
專家表示，這一就地取材、原位製備方法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，並有望在後續的嫦娥探月任務中發射驗證性設備以完成進一步確認。
近年，月球基地建設是航天熱點。專家表示，充足的能源和資源保障是月球基地選址的核心約束因素，水是人類生存必需品，也可作為航天器推進劑的重要成分，因此對於月球水冰資源的原位開發利用是月球基地建設的重要內容。科學家此前主要關注月球上自然態水資源的分布情況，前期研究表明，月壤玻璃、斜長石等月壤礦物中含有少量水，但這些礦物的含水量僅在0.0001%-0.02%之間，難以在月球原位提取利用。
加熱月壤1000℃以上 產生水蒸氣
據央視新聞報道，中國科學院寧波材料所、中國科學院物理所等單位組成的科研團隊，經過3年的深入研究和反覆驗證，發現了一種全新的利用月壤大量生產水的方法，成果相關論文22日發表於國際學術期刊《創新》。據介紹，月壤礦物由於太陽風億萬年的輻照，儲存了大量氫。在加熱至高溫後，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的方式釋放出來。
經過多種實驗技術分析，研究團隊確認，1克月壤中大約可以產生51-76毫克水。以此計算，1噸月壤將可以產生約51-76公斤水，相當於100多瓶500毫升的瓶裝水，基本可以滿足50人一天的飲水量。科研團隊還發現月壤鈦鐵礦加熱後，可以同步生成大量單質鐵和水蒸氣氣泡，是名副其實的月球「蓄水池」。
基於上述研究，科研團隊提出了全新的月球水資源原位開採與利用策略。首先通過凹面鏡或菲涅爾透鏡聚焦太陽光加熱月壤至熔融。加熱過程中，月壤將會與太陽風中注入的氫反應生成水、單質鐵和陶瓷玻璃。產生的水蒸氣被冷凝為液態水，收集並儲存在水箱中，可以滿足月球上人類與動植物飲水。通過電分解水可以產生氧氣和氫氣，氧氣可以供人類呼吸，氫氣作為能源使用。鐵用於製造永磁和軟磁材料，為電力電子器件提供原材料。熔融的月壤用來製作具有榫卯結構的磚塊，用於建造月球基地。
方案清潔環保 嫦八有望驗證
科研人員介紹，這種利用月壤原位製備水的方法，能源不需從地球上專門運過去，靠太陽能可滿足要求，整個過程的產物也只有鐵和水以及一些氧化物，不僅為月球水資源探測與開發提供全新方案，設計流程也清潔環保。專家預計，相關驗證性的科研裝置有望在嫦娥八號任務即2030年前發射到月球實驗。
月壤尋水 香港科研新天地
今年6月，香港理工大學（理大）科研團隊繼研製「表取採樣執行裝置」助力嫦娥六號完成在月球背面表土採樣。今年7月，理大成功獲得由嫦娥五號採集的月球土壤樣品，包括400毫克的表面鏟取樣品及42.6毫克的深層樣品，研究將聚焦在「月壤中找水」這一熱點問題。
針對嫦娥五號月壤的研究，理大團隊表示，本次研究在月壤顆粒的同一點上進行12種不同分析，探討在「月壤中找水」，研究月壤中熔結碎屑的微觀結構、熔結碎屑中的水含量及來源等。有關成果將為未來研究月球及其他無大氣天體表面土壤的形成、太陽風注入產生的水資源分析等提供參考。
嫦娥六號月背樣品，是目前人類獲得的最古老月壤，香港多家科研團隊希望申請到嫦六樣品。首位申請嫦娥五號樣品來港的香港大學錢煜奇博士日前表示，希望盡快申請到嫦六月背樣品。「嫦娥六號的樣品大部分來自於月背月海玄武岩，如果我們拿到樣品，就可以重建火山噴發歷史」，他希望能夠對比嫦五樣品，嘗試回答月球正背面的月海玄武岩分布不同的問題，研究其演化噴發過程，以及月球二分性起源等。
（來源：大公報A1：要聞 2024/08/23）
