2023 年 11 月 8 日

 

• 德國太空中心與其他歐洲參與者正在研究從月球岩石中提取水的技術。
• 它旨在用作飲用水、氧氣生產或在太空中生產氫基火箭燃料。
• 2024 年初，實驗室將開始測試如何從模擬月球塵埃和岩石中提取冰。
• 焦點：太空旅行

 

水是迄今為止人類太空探索最通用和最需要的資源。它是生命維持系統和氫火箭燃料中最重要的原料。在LUWEX（用於原位推進劑和消耗品生產的月球水提取和純化技術的驗證）計畫中，德國航空航天中心（DLR）正在與其他參與者歐洲

太空人將其用作飲用水或透過電解產生氧氣。水也是從氫和氧生產火箭燃料的起點。在太空中攜帶每公斤有效載荷都需要大量的燃料。利用當地可用資源是人類在月球上可持續存在的關鍵。

 

月球土壤中的冰

月球土壤中存在當地冰的證據為尋找、提取和淨化「月球水」的技術解決方案提供了動力。

「LUWEX 是全球少數幾個正在實驗性地處理從月球碎片中提取水的項目之一。LUWEX 的特別之處在於它著眼於從岩石中提取水到加工的整個過程鏈。” Paul Zabel，不萊梅DLR 太空系統研究所的專案經理。以往關於月球水提取的研究活動主要是作為理論系統研究進行的。“借助 LUWEX，我們現在希望在實驗室設置中對此進行實際測試。”

在月球上，冰主要出現在南極的黑暗隕石坑中，這些隕石坑永遠與陽光隔絕。此演示系統將在類似月球的低壓、低溫環境中運作。使用冰粒和岩石的混合物作為真實月球塵埃的替代品，在實驗室中測試其原理。

 

國際協作

來自德國、奧地利、波蘭和義大利的跨學科 LUWEX 團隊為自己設定了開發新型脫水機的目標。在DLR 太空系統研究所的平行工程設施 (CEF)中，參與專案的人員定義並完成了實驗裝置的設計。CEF 允許所有專案成員在新系統的設計過程中同時存取資料。

德國航太中心太空系統研究所正在建造用於提取水的子系統。這個過程是這樣的：月塵-水混合物在圓柱形反應器中一邊攪拌一邊加熱。由此產生的水蒸氣可以從所謂的月球岩石中分離出來。

泰雷茲阿萊尼亞太空公司負責淨化和處理水，使其適合作為太空人的飲用水。淨化後的水也可用於生產氫氣，從而用作燃料或能量儲存。

 

地球上的建造和首次測試

2024 年 2 月，該系統應在布倫瑞克技術大學的熱真空室中安裝並可用於首次測試。然後開始為期六個月的實驗期。具有不同比例的月球岩石模擬和冰的樣品旨在確定水提取的最佳製程參數。隨後，在月球上，應該用最少的能量提取最大量的水。為此，研究人員正在測試最佳溫度和攪拌速度。在過程的第二步中，對提取的水進行處理。感測器測量水質，某些樣本在實驗室進行更詳細的分析。目的是在每次測試中獲得至少半公升水。

Paul Zabel 對未來的希望：「透過 LUWEX，我們希望為在月球上測試水提取奠定基礎。我們可以想像這些技術已準備好在 2030 年之前在月球上進行測試。”

 

[照片]

(A) 來自月球土壤的水用於太空旅行

在 LUWEX 計畫中，國際研究參與者正在研究從月球岩石中提取水的技術。

(B) 月球南極（左）與北極（右）的冰分佈

藍色代表冰面。冰主要出現在南極的黑暗隕石坑中，這些隕石坑永遠與陽光隔絕。

(C) 月球上可能出現冰

水可以以單一冰晶的形式存在，也可以直接凍結在岩石上。

(D) 實驗室模擬月球塵埃樣本

根據月球所在區域的不同，土壤中的礦物質成分也不同。

(E) 月塵與水混合

測定不同濃度的月塵在水中的溶解度的實驗。