未来,航天员太空出差去月球或将“自给自足”
2022-06-23 21:19:07

就算没有地球的补给,未来人类也能在月球上就地取材,生产氧气、水等生存所必须的东西。近日,在中国航天先进材料创新联盟启动会上,记者采访了中科院院士、江苏省纳米技术重点实验室主任、南京大学教授邹志刚,他表示“原位资源利用”的研究能帮助人类构建月球基地和月球中继站,目前科学家们取得的研究已经帮助人们距离这个梦想“更进一步”。

每次航天员“出差”,都需要从地球上携带大量“行李”。因此截至目前,人类的太空探索都必须依赖地球的供给,还不能实现“地外生存”。邹志刚科普道,因此科学家衍生了“原位资源利用”的研究,即在地外天体利用“土著”资源,在火星利用火星的资源,在月球利用月球的资源,生产人类生活的能源、食物等等,实现地外生存,“我们正瞄准这方面技术做研究,目前已经取得了一些进展。”

南京大学前期参与了中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室牵头的项目,叫月球表面水资源的开采和光化学转化,也就是把水分解成氢气和氧气。研究对象是嫦娥五号带回的月壤样本,此次获得的月壤是月球表面非常年轻的玄武岩,这种矿物中富含铁、钛等人工光合成中常用的催化剂成分。通过机器学习等方法,分析出月壤中大约有24种矿物成分,其中的钛铁矿、氧化钛、羟基磷灰石,以及多种铁基化合物等8种成分都有较好的光催化性能。

通过月壤中一些成分作为催化剂,在太阳光的作用下,水和二氧化碳可以转化为氧气和甲烷等燃料。月球晚上的温度为零下173摄氏度,二氧化碳在零下78.5摄氏度会变成干冰,所以在月球夜间可以将二氧化碳从人类呼出的气体中直接分离,再用月球表面开采的水资源分解出氢气和氧气,氧气供人呼吸,二氧化碳再和氢气放到一起,到了白天月球温度高达127摄氏度时,可以巧妙地实现原地二氧化碳加氢气转化成甲烷的过程。

邹志刚院士认为,在月球基地建设的同时,地外生存的基础一定会成熟起来,目前空间站已经在验证相关技术。这或许意味着,未来可以利用月球自身资源建设月球基地,支持深空探测、研究和旅行:“建设月球基地同步就要地外生存,我们的月球基地按照国家的路线图大概在2040年到2045年要启动。我们希望通过月球、月球基地的建设,将月球作为我们的中转基地,从月球上再去探测星球。从月球上发探测器,再去到火星,那就非常方便了。”


链接:中国航天先进材料创新联盟在宁正式启动

6月20日,中国航天先进材料创新联盟在南京正式启动。联盟的创立将为航天科技与材料科学的交流与合作搭建平台,整合全国高校、科研院所的材料领域高端人才、技术,加快推进材料科学技术与航天事业的融合,促进中国航天科技的跨越式发展。

当天,深空探测与地外生存科技论坛开幕式暨中国航天先进材料创新联盟启动会在线上、线下同步举行,近50位院士专家参加论坛,深入交流思想、共谋发展大计,共同推进中国航天事业的繁荣发展。

南京大学党委书记胡金波表示,举办该论坛是着眼未来国家竞争力,以解决国家长远发展需求、引领科技发展趋势为目标,在载人航天、航天先进材料等领域取得新的成就。南京大学将一如既往地全力支持本项目和航空航天相关学科的建设发展。

“随着中国航天技术的快速发展,航天工程给材料科学、能源科学和生命科学带来了深刻的变化和长远的影响。”原武汉理工大学校长、科技部《面向2035年交叉前沿与颠覆性创新战略规划研究》材料领域专家组组长张清杰说。

中国空间技术研究院副院长袁利称,月球探测、火星探测、空间站等国家重大工程的成功离不开材料技术的有力支撑,希望加强航天工程和材料等基础领域的联系,达成更多共识,鼓励更多的专家、学者参与到深空探测等航天领域中。

中国航天先进材料创新联盟启动会上,联盟组建工作正式启动,中国空间技术研究院宇航物资保障事业部党委副书记邢焰代表联盟所有发起单位宣读《中国航天先进材料创新联盟组建倡议书》(“南京宣言”)。据悉,创建中国航天先进材料创新联盟这一设想由南京大学和中国空间技术研究院共同提出。

扬子晚报/紫牛新闻记者  杨甜子

摄影   佘治骏


校对 王菲

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