美国宇航局在月球氧气提取技术方面迎来突破

来源：cnBeta 　2023-05-03 11:36:13

美国国家航空航天局（NASA）利用一个专门的碳热反应器，在真空中成功地从模拟的月球土壤中提取了氧气。这一成就是通过为生命支持和运输提供重要的氧气资源，实现人类在月球上持续存在的一个重大进步，可能会对未来的阿特米斯任务和更广泛的太空探索产生革命性影响。

随着美国宇航局努力通过Artemis任务将宇航员送上月球，该机构的主要目标之一是在月球表面建立一个长期存在。像氧气这样的资源是使这一愿景成为现实的关键构件。除了用于呼吸之外，它还可以用作运输的推进剂，帮助月球访客停留更长的时间，冒险走得更远。

在最近的一次测试中，位于休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心的科学家们成功地从模拟月球土壤中提取了氧气。月球土壤是指覆盖在月球表面的细粒材料。这是第一次在真空环境中进行这种提取，为宇航员有朝一日在月球环境中提取和使用资源铺平了道路，这被称为原位资源利用。

(相关资料图)

美国宇航局的碳热还原示范（CaRD）团队通过使用一个直径为15英尺的特殊球形室，即脏热真空室，在类似于月球上的条件下进行测试。该室被认为是"脏"的，因为不干净的样品同样可以在里面进行测试。

碳热还原示范（CaRD）测试团队在用于进行测试的真空室前。从左起： Bill Heausler (JSC), Bill Holton (JSC), Matt Green (JSC), Maggie Meller (JSC), Wayne Smith (JSC), Desmond O"Connor (JSC), Todd Peters (JSC), John Lauterbach (JSC), Anastasia Ford (JSC)、 Janine Captain (KSC), Te"Sean Pemberton (JSC), Aaron Paz (JSC), David Rinderknecht (KSC), Jeff Michel (JSC), Malay Shah (KSC), Mike Reddington (JSC) , Nilab Azim (KSC)。资料来源：美国国家航空航天局

该团队使用高功率激光模拟来自太阳能集中器的热量，并在科罗拉多州布鲁姆菲尔德的塞拉空间公司为NASA开发的碳热反应器中熔化月球土壤模拟物。碳热反应器是进行加热和提取氧气过程的地方。碳热还原在地球上已经使用了几十年，通过利用高温产生一氧化碳或二氧化碳来生产太阳能电池板和钢铁等物品。

在土壤被加热后，研究小组能够使用一个称为观察月球运行的质谱仪（MSolo）的设备来检测一氧化碳。类似的设备将在即将到来的两次月球南极探索任务中飞行--2023年的极地资源冰矿实验-1，它将帮助科学家寻找水，以及2024年11月美国宇航局的Volatiles Investigating Polar Exploration Rover（VIPER），它将探索Mons Mouton，一座大型平顶山，以获得水冰和其他潜在资源的位置和浓度的特写视图。

"这项技术有可能在月球表面每年生产数倍于其自身重量的氧气，这将使人类的存在和月球经济得以持续，"美国宇航局高级工程师和约翰逊的CaRD项目经理Aaron Paz说。

为了将这一过程应用于月球上的氧气生产，碳热反应器需要能够保持压力，以防止气体逃逸到太空，同时仍然允许月球物质进出反应区。在真空环境中操作反应器进行CaRD测试，模拟了月球表面的条件，并将反应器的技术准备程度提高到六级，这意味着该技术有功能齐全的原型或代表模型，并准备在太空中进行测试。

月球上建筑技术系统的插图。

"我们的团队证明了CaRD反应器可以在月球表面生存，并成功提取氧气，"美国宇航局工程师和约翰逊公司的CaRD测试主管阿纳斯塔西娅-福特说。"这对于开发在其他星球上建立可持续的人类基地的架构来说是一大步。"

科学技术任务局（STMD）内的"改变游戏规则"（GCD）项目赞助了这次测试，以建立从月球土壤中提取氧气所需的技术，这被认为是一个关键的技术差距。

CaRD是STMD的月面创新计划（LSII）的一部分。通过LSII，NASA正在开发人类和系统在月球和其他行星体表面的多种环境中成功生活和运行所需的基本能力。

通过CaRD测试证明的相同技术可以应用于Artemis任务，并且有一天可以应用于更深入我们太阳系的旅程。随着这项示范测试的成功完成，美国宇航局已经确定可以从现有月球材料中提取氧气，为人类提供在地外世界生存和运输的关键资源。

通过Artemis任务，NASA将让第一位女性和第一位有色人种登陆月球表面，为长期的月球存在铺平道路，并成为宇航员在前往火星途中的垫脚石。

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