建造月球基地，先要制備氧氣，我國科學家如何實現(xiàn)月壤制氧？

就在2021年，我國宣布將聯(lián)合俄羅斯開發(fā)月球基地，而所選的時間節(jié)點就在距今不遠的2030年。

說起來，距離預定開發(fā)月球基地的時間節(jié)點已經不足十年，我們這一代是否真的有幸看到人類旅居月球呢？就如我們所知的那樣，月球本身并不是一顆宜居星球，而且以人類的視角來看，它的生存環(huán)境甚至可以說是極端惡劣，所以想要直接在月球表面生活是基本無望的，要想在月球上長期居住就必須要建立月球基地，而在月球基地之中有一種資源是必不可少的，那就是氧氣。人每時每刻都需要呼吸，而月球本身是沒有氧氣的，那怎么辦呢？也許有人會說：“這有何難？只要參考空間站中的氧氣供給系統(tǒng)就可以了”。事實上并沒有這么簡單。

包括國際空間站在內的諸多載人航天器都采用著相似的制氧系統(tǒng)，也就是我們所熟悉的電解水制氧。

電解水制氧雖然簡單，但卻無法應用于月球基地的建造，因為月球上沒有水。各種載人航天器，包括空間站，都只需要為幾名宇航員提供生命所需的氧氣，因此自然可以攜帶少量的水用以制氧。而我們建造月球基地，絕不是為了讓幾個人待在月球，真正的月球基地所能夠容納的人員是非常多的，而要為這么多人提供氧氣，所需要的水量也太過龐大了。目前人類所使用的化學動力火箭的有效載重是非常有限的，不可能將大量的水千里迢迢運往月球，如果真要運水，還不如直接向月球運送氧氣更為合適。

所以月球基地內的氧氣必須要自給自足，也就是利用月球現(xiàn)有的條件來制備氧氣，有什么辦法嗎？有的。

2021年在深圳舉辦的深空探索科學技術與應用大會上，來自航天五院508所的果琳麗研究員詳細地向我們介紹了我國的一項最新成果，使用月壤來制備氧氣。月球上雖然沒有以氣體形式存在的氧氣，但含氧物質卻很多，它們就存在于月球的土壤之中。根據已取得的月壤數據，我們知道月壤之中存在著大量的二氧化硅、氧化亞鐵、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化錳以及二氧化鈦等等，這些都是含氧物質。

如何才能把月壤中含氧物質里的氧提取出來了？我國科學家所采用的是“熔融電解法”。

熔融電解法簡單來講就是先加熱、再電解。熔融電解法所使用的主要原料就是月壤之中的鈦鐵礦以及氧化亞鐵，當這些物質被加熱到1600攝氏度到2500攝氏度時，將其通電，此時，月壤中各種元素就會被電離出來，這其中就有氧離子。被電離出的氧離子會自行相互結合，于是氧氣就形成了。這個方法聽起來并不復雜，但卻是行之有效，根據目前的計算，每100公斤月壤就可以制備出20公斤以上的氧氣，這個制氧效率可以說是非常高了。

月壤制氧只是理論嗎？當然不。

其實利用月球土壤來制備氧氣并非我們的專利，早在2005年的時候，美國就舉辦過一次所謂的“月球制氧競賽”，不過當時所使用的并不是真正的月球土壤，比賽當然也不是在月球上進行的，當時所使用的是成分類似的火山灰來替代月球土壤。不過這一次我們所進行的實驗有所不同，航天五院511所的科研人員通過嫦娥探測器平臺，在月球表面使用小型反應爐真正進行了月面制氧實驗。當然，熔融電解法并不是月球制氧的唯一方法，除了熔融電解法之外，另一種可行的方法就是我們比較熟悉的還原法了，在最初接觸化學的時候，我們便知道了，氫氣是一種具有還原性的氣體。

因為氫氣具有還原性，所以就可以利用氫氣將金屬元素從礦物中置換出來，并生成水，而電解水制氧是最為簡單的，而且通過這一方法不僅能夠制備氧，還能夠產生水。

那么，相比還原法而言，熔融電解法的優(yōu)勢何在呢？有了氧氣，人類就擁有了建造月球基地的基本條件，但光有基本條件還不行，要打造月球基地，所需的資源種類和數量都是頗為龐大的，還是那個問題，火箭運載能力有限，數量龐大的資源不可能從地球運來，所以就得就地取材，通過熔融電解法制備氧氣，除了能夠產生氧之外，在電解過程中還會產生鐵、硅等副產品，而這些資源都可以應用于月球基地的建造。

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