科幻成真 月球土壤當建材

 |2024.06.29
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月球磚 ESA將月球風化層製成月球磚,期望未來能將相關技術用於打造月球基地。 圖/取自歐洲太空總署官網
種菜 種在月球土壤的植物(右),相比種在地球火山灰的對照組(左),明顯生長得較差。 圖/取自NASA
開發月球土壤 用月球土壤蓋房子的科幻情節,已隨著太空探索的投資增加,逐漸成真。圖為示意。 圖/取自earth.com官網

【本報綜合外電報導】科技不斷進步,曾屬於科幻小說故事,例如使用月球土壤建造房子、轉化成氧氣等情節,已隨著太空探索的興起及投資增加逐漸成真。加拿大滑鐵盧大學新興能源研究實驗室(LEER)研究團隊指出,因月球土壤含有大量氧氣的金屬塵埃,他們正從這些土壤提取金屬及其他有用材料,並設計自動化流程,以促進當地資源利用,未來月球土壤可用來製造氧氣、發電及當成建造的材料。

開發月球基礎設施需要建築材料,從地球運送建材成本高且效率低。這推動了對月球表面天然原料的加工及使用的研究。然而,此研究面臨的主要挑戰,就是處理月球資源需要大量的電力。

LEER的研究小組正在研究將月球風化層(月球表層土壤及塵埃)加工成各種材料。

滑鐵盧機械與機電工程系的博士生麥克羅比(Connor MacRobbie)說:「月球風化層含有大量嵌入氧氣的金屬塵埃,因為它已經含有氧氣,我們可以利用鋁熱反應(Thermite reaction)產生熱能,而不需要大氣中的氧氣。」

LEER團隊使用美國國家航空暨太空總署(NASA)提供的模擬「月球」風化層,進行實驗。在不同的燃料、氧化劑成分以及不同尺寸的顆粒,進行測試,以控制用於加熱或製造的太空鋁熱劑的能量釋放速率。

研究團隊主任溫(John Wen)博士表示,研究結果證明,月球表面土壤能夠提供開發月球所需的動力,可供人類探索及居住月球。

壓縮塵埃  開發「月球磚」

除了加拿大研究團隊,歐洲太空總署(ESA)亦正研究從月球土壤中製造氧氣。ESA指出,從月球表面帶回的樣本證實,月球風化層由40~45%的氧組成;他們計畫2025年可從月球土壤中製造氧氣。

格拉斯哥大學洛馬克斯(Beth Lomax)解釋:「這種氧是一種極其寶貴的資源,存在於礦物中,因此不能直接被利用。」這項計畫會採用「製氧機」,將月球泥土分解成金屬合金與純氧。

ESA的研究還包括開發「月球磚」,歐空局科學顧問考利(Aidan Cowley)表示,月球土壤表面覆蓋著灰色、細小、粗糙的塵埃,是成為砌磚的理想材料,「你可以壓碎它、燃燒它、壓縮它,月球磚將由這些土壤與塵埃製成」。

種出植物 太空農業大躍進 

月球土壤不只幫助發展外太空建築材料,還讓人類太空農業知識有了大躍進。美國佛羅里達大學研究團隊,使用在阿波羅11號(Apollo 11)、12號及17號任務期間,從月球上不同地點收集的月球土壤進行實驗。

研究結果顯示,月球土壤的植物反應,與生長在惡劣環境中的植物相似,例如在鹽分過多或重金屬的土壤。科學家們接下來將研究如何使這種環境變得更加適合成長。

此外,中國大陸國家航天局28日向中國科學院移交嫦娥6號樣品容器,交接樣品證書。經初步測量,嫦娥6號任務採集月球樣品1935.3克。嫦娥6號任務總設計師胡浩指出,嫦娥6號任務與嫦娥5號任務一樣,目標是2公斤月球土壤,拿到2公斤是目標,容器就設計到這麼大,再多也裝不下。

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