太空的水怎么采?难道也要挖口井?-张八新闻网

2019-11-13 14:50:30 阅读量:1006

《科学技术日报》记者胡定坤

Transastra的“迷你蜜蜂”演示任务(概念图)。资料来源:transastra网站

没有开水,人们哪儿也去不了,空间也不例外。目前,空间站宇航员的饮用水仍然由地球生产,运输成本远远高于使用火箭运输补给的成本。从地球输送水显然不能满足未来空间设施的运行需要,例如远距离和人口众多的月球基地。

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,还可以分解成氢和氧,可以作为燃料给经过的航天器“加油”。

然而,太空中的水应该如何开采?有必要在地球上运输机器来钻井吗?美国宇航局计划如何解决这个问题?

充分利用太阳能融化月球上的水和冰。

今年,美国transastra公司和科罗拉多矿业学院的乔治·索沃斯领导的研究小组各有一个旨在开发月球水资源的项目。他们得到了美国宇航局创新先进概念(niac)项目的资助,该项目旨在刺激可能改变“游戏规则”的新兴空间技术的发展。

Transastra公司的项目被称为“月球极地推进剂探测前哨(lpmo)”,该项目在第一阶段由niac资助,并开始了早期的概念研究。Lpmo可能为月球极地陨石坑巨大水冰储量的开发提供一个可行的方案。

陨石坑里有大量水冰的原因是地势低洼,整天看不到太阳,温度极低。然而,火山口的边缘整天阳光明媚。事实上,这些坑并不深,从底部到顶部只有大约100米。因此,transastra的研究小组设想在火山口建立一个抽水基地,有数百米高的许多桅杆和顶部的太阳能电池阵列,为基地提供无尽的能量。因为月球表面的重力非常小,所以没有必要担心电池会使桅杆弯曲。

具体的集水工作由电动流动车完成。它们在冰面上来回行走,发出由无线电、微波和红外线组成的特殊辐射。水冰通过辐射蒸发,通过冷凝回收。研究人员认为,月球车可以由美国宇航局巨大的“太空发射系统”(sls)火箭或“蓝色起源”(Blue Origin)公司的新格伦火箭发射,重量在2至5吨之间,每年可以抽取自身质量的20至100倍的水。

Transastra研究人员认为lpmo将大大降低建立和维护巨大月球极地基地的成本。这个前哨站可以作为美国月球工业化的滩头阵地。当务之急是建造“月球旅馆”,开展太空旅游。

如果lpmo需要将太阳能转化为电能,然后再转化为辐射,Sawers的项目是直接利用太阳光的热量。今年6月,他在美国宇航局未来空间行动(fiso)工作组发表演讲,解释他的“热回收水”计划,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),将太阳光反射到在水冰上装有光学装置的集热装置顶部,使水冰蒸发,然后被回收。

索沃斯的团队认为这个概念有很大的潜力,有望从月球永久阴影区提取工业用水用于推进剂生产。

覆盖小行星并蒸馏内部水。

除了利用月球的水冰,transastra还拥有一个从小行星收集水的项目,并获得了niac的资助。它的原理类似于索沃斯团队提出的原理,即利用集中的阳光从小行星上蒸发水分。

不同之处在于,该项目要求航天器直接捕获小行星,然后用特殊的“盖子”包裹它,然后引导阳光聚焦在小行星的某些部分。它表面的岩石被强烈的热量剥离,隐藏的水冰迅速蒸发,同时冷凝和回收。

项目已进入第三阶段,即完成示范任务的所有准备工作。Transastra计划在20世纪20年代初发射一次演示任务,即将代号为“迷你蜜蜂”(Mini Bee)的250千克概念飞行器发射到近地轨道,并将一颗非常小的模拟小行星送入太空,供“迷你蜜蜂”进行集水实验。Transastra透露,完成“迷你蜜蜂”演示任务将耗资约1000万美元。如果成功,它将发射更大的“蜜蜂”和“蜂王”飞机。蜂后的目标是捕捉直径40米的小行星并“蒸馏水”

然而,捕捉小行星是“蜜蜂”系列飞机面临的最大技术问题。计划使用一个可充气的“盖子”来直接覆盖可能旋转的小行星。因此,飞机在捕获前必须与小行星同步旋转。捕捉后,小行星用支柱固定,慢慢地旋转。因此,旋转非常慢的小行星是理想的目标。

水在太空中有多重要?transastra创始人兼首席执行官乔尔·塞尔(Joel Cercel)表示:“水将成为太空工业化的石油。”

然而,从美国宇航局资助的这些项目来看,为了获得太空水,钻井可能不如太阳能好。

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作者:匿名   2019-11-13 14:50:30