无论是探测器传回的月球照片,还是登月宇航员在月球表面拍摄到的照片,我们看到的月球都是一个没有生机的世界,温度极低、没有空气、没有磁场保护、没有液态水,这大概就是月球最真实的样子。按理来说,环境这样恶劣的星球不应该成为我们人类探索的目标,因为我们所寻找的应该是像我们地球那样适宜居住的星球,温度适宜、有大气层、有液态水、有磁场。不可否认,人类确实没法直接在月球表面生存,但这并不会影响到我们探索月球的热情,相反,月球对于我们人类探索宇宙来说是非常重要的,甚至可能会作为我们人类走向宇宙深处的跳板。

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别看月球毫无生机,在月球上面却蕴藏着大量资源,有一些资源在我们地球上极为匮乏,但在月球上的含量却相当惊人。例如我们常说的氦-3就是其中的一种。地球上已知的可以开发利用的氦-3大约只有500公斤,而月球上的氦-3含量据统计可能高达100万吨以上。要知道,吨氦-3就可以提供全世界使用一年的能源总量,也就是说,如果我们能够把月球的氦-3全部开发出来带回地球,将够我们人类使用上万年。即使没法全部开发月球的氦-3加以利用,开发10%的氦-3也能够解决上千年的能源问题。

月壤可产氧气和燃料

看起来开发月球资源还是一个遥不可及的话题,但我们确实是在朝着这个方向去努力,例如我们现在不仅能够登陆月球,巡视月球,还能从月球返回地球,在从月球返回地球的时候我们也带回了一些珍贵的月球样本。当年美国的阿波罗登月计划曾经从月球带回了一些月岩,前苏联的月球探测器也从月球带回了少量月球样本,我们中国的嫦娥五号探测器也去月球带回了一些月壤。在研究从月球带回的样本时,科学家对月球有了更加深入的认识,同时也发现在月壤中居然有一些物质能够产生氧气和燃料,这是怎么回事?

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据发表在国际权威期刊《焦耳》(Joule)上的一项研究,来自南京大学的科学家在分析嫦娥五号从月球带回的月壤时发现,这些月壤中含有一些富含铁和钛的化合物,这些物质可以作为催化剂,利用阳光和二氧化碳来制造氧气和燃料。研究表明,探测器带回的月壤在光伏电解水和光热催化CO2加氢反应中具有较高的性能和选择性,科学家提出了可行的月球地外人工光合成策略,就是利用月球夜间低至-173℃的极低温度通过凝结将二氧化碳从我们呼吸空气中直接分离出来,然后把嫦娥五号探测器带回的月壤作为水分解的电催化剂和二氧化碳加氢的光热催化剂,将呼吸产生的废气以及在月球表面开发出来的水资源等转化为氧气、氢气、甲醇、甲烷。

获得的氧气既可以直接提供给宇航员呼吸使用,又可以和氢气、甲醇等物质一起作为火箭的推进剂。关键是,在月球制备这些物质不需要额外消耗能量,只需要太阳光照射,同时开发月球的水资源就行。在月球,太阳光可以说是非常充足的,因为在月球没有大气层,不会像地球那样出现阴雨天气,光照很充足,再加上月球其实还存在大量水,只是这些水以水冰物质的方式存在,但这不是什么大问题,对于人类来说,未来在月球开发水冰物质的难度并不是很大。所以,这一个发现可以说是为实现“零能耗”的月球生命保障系统奠定了物质基础,如果这一项技术成熟以后,那我们未来或许直接就在月球上面实现氧气自由、燃料自由了。一旦我们在月球实现氧气、燃料自由,我们人类长时间驻留月球就不再是什么难事。

中俄宣布合建月球科研站

我们人类常驻月球的主要目的或许不是把月球打造成为一个适宜人类移民的星球,毕竟月球的条件确实是没法满足人类移民,而是为了更好地研究,甚至是为了未来开发月球资源做准备。

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现阶段,我们只能发射探测器去月球探索,而探测器搭载的设备始终有限,能够开展的研究其实不是很多,如果我们人类能够抵达月球表面,并长时间在月球表面展开一系列的科学研究,那将会有助于我们更深入的认识月球,也能够为我们未来开发月球资源做好准备。为了实现这些目标,我们计划在月球建立月球科研站,美国等国家也计划在月球建造月球基地。

从长远的角度来看,探索月球,不仅仅能够解决我们人类未来可能面临的能源危机问题,月球还可能会成为我们人类走向宇宙深处的跳板。因为月球的质量比地球小得多,再加上月球没有空气阻力,飞船从月球表面起飞显然要比从地球起飞更容易得多。例如我们发射嫦娥五号探测器需要使用到长征五号火箭,发射阿波罗登月飞船需要用到土星五号火箭,而探测器、飞船从月球起飞,只需要其搭载的发动机稍微加大推力就能发射升空。

这意味着,未来我们如果想要去火星或者更加遥远的星球,我们可能会先发射一艘没有搭载太多物资的大飞船到月球,接近空载的飞船从地球起飞可以降低难度,降低发射成本。然后让空载的飞船在月球表面进行燃料、食物等物资的补给,让飞船能够以满载的状态出发,满载状态的飞船从月球表面起飞比从地球起飞要容易得多。这样一来,我们的飞船飞行的距离可能会比现在更加遥远,让我们走向火星这些星球成为可能。

NASA:建议分享样本

由于现阶段我们探索月球还是存在一定的难度,除了技术门槛比较高以外,探索月球的成本其实也不低。虽然在上世纪60年代人类就已经实现了载人登月,但在过去几十年时间内在探月方面都没有太大的突破,起码没有再次将宇航员送上月球,所以现在科学家手上掌握的月球样本其实还是很少,所以就很珍贵。

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美国在上世纪阿波罗登月计划实施期间,曾经从月球带回了380多斤月岩,是目前人类手上最多的,虽然如此,他们还是希望能够获得我们嫦娥五号探测器带回的月壤。例如NASA的局长比尔·尼尔森在2022年5月3日称,建议我们像当年美国分享阿波罗飞船带回的样本那样分享嫦娥五号探测器带回的样本。

看到美国不断向我们“索要”嫦娥五号探测器的样本,有一些朋友就开始思考一个问题,美国手上不是有月球样本吗,为什么还向我们索要呢?难道他们手上的样本是假的吗?其实不然。想要全面认识月球,仅靠美国阿波罗宇航员带回的样本或者我们嫦娥五号探测器带回的样本是不够的。

因为这些飞船、探测器带回的样本很少,只是在月球的局部地区采集到一些样本,在月球的很多地方都没有采集到样本。这意味着我们研究手上的样本也只能对样本采集区域有一定的认识,不能完全以此来了解到月球的全貌。如果想要更好地了解月球,那就需要从不同的区域带回更多的样本。所以,美国即使手上有月岩,还是希望能够获得我们嫦娥五号的样本,就是希望能够了解到嫦娥五号探测器着陆区的情况。