月球南极的土里,藏着人类走向深空的门票,只不过被锁在了坚硬的矿物里。
长期以来,载人航天的最大瓶颈在于“重”。运一瓶水、一罐氧气上天的成本,足以让最阔气的航天机构皱眉。要在月球扎根,唯一的出路就是像远古先民一样,学会“靠山吃山”。NASA 最近搞定的“碳热还原演示项目”(CaRD),干的就是这件事:利用月球上的土和天上的阳光,直接生产氧气。
月球表面覆盖着一层厚厚的碎石和尘埃,科学界称之为“月壤”。这些土含有丰富的金属氧化物。简单来说,氧元素就锁在这些矿石里。CaRD 项目的核心设备像是一个巨大的聚光镜,它把太阳光汇聚成一束高温能量,直接照射在密封反应器里的模拟月壤上。
在这个特殊的炉子里,化学反应开始了。当模拟月壤被加热到极高温度时,加入少量的碳,氧原子就会被“勾引”出来,与碳结合变成一氧化碳气体。这一步至关重要,它完成了从固体矿石到气态化合物的跨越。
通过后续的化学加工,一氧化碳可以进一步转化为氧气。转化过程中,还能得到甲烷。在航天领域,氧气是助燃剂,甲烷是优质燃料,这两者凑在一起,就是火箭发动机最喜欢的“口粮”。
这意味着,未来的登月飞船不需要背着沉重的燃料往返。它们可以轻装上阵,降落在月球南极,一边采集月壤生产氧气供人呼吸,一边灌满燃料箱,准备下一次起飞。
这套在月球上跑通的逻辑,换个场景到火星同样好使。火星大气里全是二氧化碳,只要把这套“碳热还原”的后续系统稍微调整,就能在那颗红色的行星上源源不断地榨取氧气和甲烷。
这项技术刚刚在地球上的模拟环境中通过了全流程集成测试。从巨大的太阳能浓缩镜到精准的传感器,每一个零件都证明了这套“月球工厂”雏形的可靠性。人类不再只是月球的匆匆过客,当我们可以从荒凉的沙土中提取出维持生命的呼吸和离开的动力时,那片灰色的荒原才能真正成为我们迈向星辰大海的跳板。
~~~~~~
图为碳热还原演示项目的太阳能聚光器,来源:NASA/Michael Rushing
信源:NASA官网新闻稿
