大航天时代如何解决动力燃料问题？( 二 ) 7月11日

据估计，有6亿吨月球冰可以被收集并用于未来的行星外加油站。火箭将不再需要携带如此多的推进剂，从而降低火箭的重量和从地球升空所需的燃料量。月球上的加油站将大大降低前往任何附近世界的任务成本，包括人类最梦寐以求的目的地——火星。
但是，采取月球冰作为飞船燃料就不得不考虑产出比的问题。覆盖在月球基岩上的是一层松散的灰尘和岩石，被称为''岩浆'' 。月球上的冰并不像我们在地球上有时看到的那样成片出现。相反，它表现为混入月球土壤的细小颗粒。这些冰层大多位于两极，但在那里有极夜与温度低至-415°F（-248°?）的极端环境，对人类与机器来说都是严峻的挑战。
除了环境外如何采集月球冰也是一个至关重要的问题，目前普遍看好的一种方法是升华。即固体状态的物质跳过液体形态直接变为气体状态，不过不是在自然状态下，需要耸立在火山口边缘的透镜将阳光集中到土壤上，把土壤加热到-63°F（-53°C），才足以导致冰的升华。
升华的水蒸气可以通过一个温度更低的容器将其收集起来，然后被引导到一个加工厂，在那里它可以经历成为火箭燃料的过程。收集的水在使用前也必须进行净化，如果不对水进行适当的净化，不仅可能使燃料无法使用，而且在加工成燃料的过程还可能面临危险。
【大航天时代如何解决动力燃料问题？】但净化月球冰又面临一个独特的挑战，当前工程师们没有月球土壤的样本来反复测试他们的净化系统，这意味着至少他们的一些工作将不得不依赖于探月机器人，让这些机器人先在月球上做实验去验证净化系统。

文章图片
月球基地概念图
月球大开发
显然，月球是一个理想的富矿。美国宇航局喷气推进实验室的报告指出，即使以每天1吨的速度开采，仍然需要超过2亿年的时间来才会减轻月球质量的1% ，月球的轨道和地球的潮汐不会有任何变化。
当然月球所能提供的不仅仅只有月球冰，除此之外月球上还有丰富的物质资源。一方面是月球上有地球上所有的元素和60多种矿物，其中还有6种矿物是地球没有的，而月壤中氦的含量为40％，硅的含量为20％，其中聚变能源的氦-3和对我们的现代电子产品至关重要的稀土金属也较为丰富，另外还有丰富的钙、铝、铁等。

文章图片
另一方面，月球上的引力只是地球引力的1／6 ，月球上的逃逸速度只及地球的1／5 。所以，月球的低重力，无大气的环境，十分有利于航天器的发射。在月球上建立组装、维修、补给的人类航天基地，将成为人类飞往其他星球的中转站。月球航天基地会使星际飞行的难度和费用大大降低，人类进入宇宙的深度和广度将大大增加。
正因如此，探月登月开发月球成为世界各大强国的核心战略之一，其中美国宇航局的阿特米斯（Artemis）计划已经有一个目标，即在2024年之前将宇航员送回月球，包括第一位踏上月球表面的女性，而这项重返月球的计划包括开采月球上的许多资源的建议，例如让机器人和人类将寻找并可能提取的资源，如可转化为其他可用资源（包括氧气和燃料）的资源等……
月球，这颗伴随的地球上亿年的卫星正渐渐成为大航天时代的桥头堡，而生命之源——“水”也在月球以另一种身份为太空航天提供新思路。