开采太空水资源 NASA希望不用挖井

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& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp记者胡定坤

& nbsp& nbsp& nbsp&人类没有水就不可能走到任何地方,空间也不例外。如今,空间站上的宇航员饮用水仍在地球上生产,而用火箭运送物资的成本要高得多。从地球运水显然不能满足未来空间设施(如长途和月球基地拥挤)的运行需求。

&Am; nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& NBSP; nbsp&科学家表示,月球,小行星和其他天体上有丰富的水资源,在那里水不仅可以为宇航员提供生命支持,还可以分解为氢和氧,以作为“加油”过往航天器的燃料。

& nbsp& nbsp& nbsp& NBSP;但是,太空中的水应如何利用?是否有必要将地面上的机器运输到井中? NASA如何解决这个问题?

&nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp善用太阳能在月球上融化水和冰

&nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp&今年,美国科罗拉多矿业学院的Transastra和George Sowers各自都有一个旨在开发月球水资源的项目,该项目由NASA的创新先进概念(NIAC)计划资助,该计划旨在激发月球上的水资源。发展“游戏规则”的可能变化。新的太空技术。

&Am; nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp Transastra的项目被称为“月球极地推进剂开发哨所(LPMO)”,该项目由NIAC资助了一个阶段,并开始了早期的概念研究。 LPMO可能为开发月球极地陨石坑中巨大的水冰储备提供可行的解决方案。

& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp火山口因地形低,无阳光且温度极低而具有大量的水冰。但是火山口的边缘整天都是晴天。实际上,这些坑并不深,仅从底部到顶部约100米。因此,Transastra的研究团队设想在火山口中建造一个抽水基地,插入数百米高的桅杆,并在顶部安装太阳能电池板,以为基地提供无尽的能量。由于月球表面的重力很小,因此无需担心电池弯曲桅杆的问题。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp具体的采水则由电动漫游车完成。它们在冰面来回漫步,向下发射由无线电、微波和红外线组合而成的特殊射线,通过辐射使水冰蒸发,同时用冷凝方法回收。研究人员认为,漫游车可由NASA巨大的“空间发射系统”(SLS)火箭或“蓝色起源”公司的新格伦火箭发射,重量在25吨之间,每年能开采相当于自身质量20100倍的水。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbspTransastra公司研究人员认为,LPMO将大大降低建立和维护一个巨大的月球极地基地的成本,该前哨站可以作为美国月球产业化的滩头阵地,首要就是建设“月球旅馆”,开展太空旅游。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp如果说LPMO需要将太阳能转变为电能再转化为辐射,索沃斯的项目则是直接利用太阳光的热量。今年6月,他在NASA未来空间行动(FISO)工作组的一次演讲阐述了他的“热采水”方案,即在月球极地陨石坑边缘安装定日镜(跟踪太阳运动的镜子),将太阳光反射到水冰上装有光学设备的聚热装置顶部,使水冰蒸发进而回收。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp索沃斯团队相信,这一概念具有巨大的潜力,有望从月球永久阴影区域提取生产推进剂的工业用水。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp罩住小行星,蒸馏内部水

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp除了开采月球水冰,Transastra公司还有一个从小行星上取水的项目,也获得了NIAC资助,其原理与索沃斯团队提出的方案类似,即利用集中的阳光使水从小行星中蒸发。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp不同的是,该项目需要太空飞船直接将小行星捕获,然后用特殊的“罩子”把它包起来,之后引导阳光集中照射小行星的某些部位,通过强烈的热量使其表面的岩石剥落,内藏的水冰迅速蒸发,同时被冷凝回收。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp该项目已经进入第三阶段,也就是要完成演示任务的所有准备。Transastra公司计划在21世纪20年代早期开展演示任务,即向近地轨道发射一个250公斤左右的、代号“迷你蜜蜂”的概念飞行器,同时将一颗很小的模拟小行星送入太空,供“迷你蜜蜂”开展采水实验。Transastra公司披露,完成“迷你蜜蜂”演示任务需要大约1000万美元。如果成功,其将推出更大的“蜜蜂”和“蜂王”飞行器。“蜂王”的目标是能够捕获40米直径的小行星并“蒸馏取水”。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp不过,捕获小行星是“蜜蜂”系列飞行器面临的最大技术难题,其计划使用充气的“罩子”直接包住小行星,而小行星很可能会旋转,因此飞行器在捕获之前必须与其同步旋转,捕获之后再用支柱固定小行星,使它慢慢消旋。因此,旋转非常慢的小行星是理想的目标。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp太空中的水资源有多重要?Transastra公司创始人兼首席执行官乔尔塞塞尔说:“水将成为太空工业化的石油。”

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp然而,从NASA资助的这些项目看,要想得到太空水,打井或许不如太阳能好用。