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揭秘：如何将月尘转化为氧气，开启月球探索新篇章
在人类对月球探索的宏伟蓝图中，如何利用月球资源一直是关键议题。而将月尘转化为氧气，更是这一探索道路上的重要突破点。
Sierra Space的月尘制氧探索：
Sierra Space[1]正在致力于研发一款旨在月球环境下生产氧气的设备。想象一下，在一个巨大的球体内部，工程师们全神贯注地检查着他们的设备。眼前是一个被五彩电线缠绕的银色金属装置，这个看似普通的盒子，承载着未来在月球制造氧气的希望。
今年夏天，该团队在NASA的约翰逊航天中心开展了实验。实验开始后，这个盒状机器开始摄取少量模拟真实月球土壤化学成分的月尘状风化层，这是一种由灰尘和尖锐颗粒组成的混合物。很快，这些风化层变成了粘稠物，其中一层被加热到1650°C以上。通过添加一些反应物，含氧分子开始冒出来。
Sierra Space的项目经理Brant White表示：“我们目前在地球上已经进行了所有可能的测试，下一步就是前往月球。”这个巨大的球形实验舱模拟了月球的真空环境、温度和压力。然而，月尘极其粗糙、具有磨蚀性的特性给设备带来了不少挑战，Brant White提到：“月尘无处不在，会磨损各种机械装置。”而且，在地球上甚至在地球轨道上都无法测试月球重力，大约只有地球重力六分之一的月球重力，可能要到2028年或更晚，Sierra Space才能利用真实的月尘在低重力条件下测试其系统。
氧气对月球探索的重要性：
对于未来居住在月球基地的宇航员来说，氧气至关重要。他们不仅需要氧气呼吸，还需要氧气来制造火箭燃料，以便从月球发射前往更远的目的地，比如火星。据约翰霍普金斯大学的Paul Burke估计，根据宇航员的健康状况和活动水平，每天大约需要两到三公斤月尘中所含的氧气量。不过，月球基地的生命支持系统可能会回收宇航员呼出的氧气，这样就无需为维持生命而处理过多月尘。但对于氧气提取技术来说，真正的用武之地在于为火箭燃料提供氧化剂，从而推动雄心勃勃的太空探索计划。
其他团队的相关研究：
与Sierra Space的碳热过程不同，约翰霍普金斯大学的Paul Burke及其同事在研究熔融风化层电解法时发现，月球相对较弱的引力可能会阻碍这一过程。该过程是通过用电分离含氧化合物来直接提取氧气，但由于月尘类似蜂蜜般粘稠，在电极表面形成的氧气气泡上升速度较慢，甚至可能难以从电极上脱离。不过，他们也在探索解决办法，比如振动制氧设备，使气泡更容易脱离，或者使用超光滑电极。
麻省理工学院（MIT）的博士生Palak Patel和同事们也在研究从月尘中提取氧气和金属的方法。他们设计的实验熔融风化层电解系统，通过使用“声波发生器”，利用声波冲击气泡，解决了低重力下氧气气泡难以从电极上脱离的问题。Palak Patel表示，未来在月球上的资源提取机器还可以从月尘中提取铁、钛或锂等材料，这些材料可帮助宇航员制造月球基地的3D打印备件或损坏航天器的替换部件。此外，Palak Patel还通过实验将模拟月尘熔化成一种坚硬、深色、类似玻璃的材料，并将其制成坚固的空心砖，可用于在月球上建造结构。
从这些研究可以看出，月尘制氧技术虽然面临诸多挑战，但各个团队都在不断努力探索，为未来月球探索的资源自给自足迈出坚实的步伐。
