歐洲航天局開設“製氧廠” -從月塵中提取氧氣

歐洲航天局（ESA）的技術中心已經開始從模擬的月塵中提取氧氣。

版權：ESA–A. Conigili

科學家們在位於荷蘭諾德維克的歐洲空間研究與技術中心（ESTEC）的材料和電子元件實驗室建立了一個原型氧氣工廠。

月壤中的氧氣和金屬

版權：貝絲•洛馬克斯（Beth Lomax） - 英國格拉斯哥大學

英國格拉斯哥大學的Beth Lomax評論道：“擁有專屬工廠使我們能夠專注於製造氧氣，並用質譜儀測量從月壤模擬物質中提取的氧氣。” ESA通過網絡化與合作關係倡議，為Beth的博士研究工作提供資助，並利用了針對太空應用的先進學術研究。

“能夠從月球上發現的資源中獲取氧氣，顯然對未來的月球定居者非常有用，無論是呼吸還是當地火箭燃料的生產。”

利用月塵製造氧氣

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ESA的研究員亞歷山大•梅裡西斯（Alexandre Meurisse）補充道：“現在我們有了可運行的設備，通過對其進行微調，比如降低操作溫度，我們最終可以設計出另一種版本的作業系統，使其有朝一日能夠在月球上運行。”

從月球表面采集的樣本證實，月壤由40% - 45%的氧氣組成，氧氣是月球上最豐富的元素。但是這些氧以礦物質或玻璃形式的氧化物化學結合，所以無法直接使用。

未來的月球基地

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ESTEC的氧氣提取是使用一種稱為熔鹽電解的方法進行的，將月壤放入一個裝有熔融氯化鈣鹽的金屬籃中作為電解液，加熱到950°C。在該溫度下，月壤保持固體狀態。

通過電流時，氧氣從月壤土中被提取出來，並遷移穿過鹽層被收集在陽極上。這有一個額外的好處是可以將月壤轉換成可用的金屬合金。

試運行

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事實上，這種熔鹽電解方法是由英國Metalysis公司所研發的，用於商業金屬和合金生產。Beth的博士研究中涉及到在該公司工作研究這個方法，然後在ESTEC重塑這一過程。

Beth解釋道：“在Metalysis公司，該過程產生的氧氣是一個不需要的副產品，而且是以二氧化碳和一氧化碳的形式被釋放出來，這意味著反應器本身不是設計來製造氧氣的。因此我們不得不重新設計適用於ESTEC的版本，以便能夠測量氧氣。實驗室團隊在安裝和安全操作方面提供了很大幫助。”

月塵模擬物質的微觀圖像

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製氧廠是靜音運行的，反應過程中產生的氧氣暫時排入排氣管，但在未來系統升級後會被儲存起來。

Alexandre補充道：“生產過程中會留下一堆不同的金屬。這也是一個不錯的研究方向，去研究用這些金屬可以生產出哪些最有用的合金，以及它們可以用於什麽用途。”

模擬月塵中的氧氣提取

版權：Beth Lomax - 英國格拉斯哥大學

“比如，它們是可以直接3D列印，還是需要進一步加工？金屬的精確組合將取決於月壤的獲取位置 - 這將存在顯著的地方差異。”

該研究的最終目標將是設計一個可以在月球上可持續運行的“試點工廠”，並於本世紀20年代中期進行首次技術演示。

分析結果

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ESA結構、機制和材料部門的負責人托馬索•吉迪尼（Tommaso Ghidini）表示：“ESA和美國國家航空航天局（NASA）將帶著載人任務返回月球，這一次是為了留下。”

“因此，我們正在把我們的工程方法轉變成系統地利用月球資源。我們正與人類航天和機器人探索理事會、歐洲工業和學術界的同僚們合作，提供像這個製氧方法一樣的頂級科學方法和關鍵使能技術，以實現人類在月球上的持續存在，也許有朝一日也會適用於火星上。”

來源：

https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/ESA_opens_oxygen_plant_making_air_out_of_moondust