建造月球基地，先要制备氧气，我国科学家如何实现月壤制氧？

就在2021年，我国宣布将联合俄罗斯开发月球基地，而所选的时间节点就在距今不远的2030年。

说起来，距离预定开发月球基地的时间节点已经不足十年，我们这一代是否真的有幸看到人类旅居月球呢？就如我们所知的那样，月球本身并不是一颗宜居星球，而且以人类的视角来看，它的生存环境甚至可以说是极端恶劣，所以想要直接在月球表面生活是基本无望的，要想在月球上长期居住就必须要建立月球基地，而在月球基地之中有一种资源是必不可少的，那就是氧气。人每时每刻都需要呼吸，而月球本身是没有氧气的，那怎么办呢？也许有人会说：“这有何难？只要参考空间站中的氧气供给系统就可以了”。事实上并没有这么简单。

包括国际空间站在内的诸多载人航天器都采用着相似的制氧系统，也就是我们所熟悉的电解水制氧。

电解水制氧虽然简单，但却无法应用于月球基地的建造，因为月球上没有水。各种载人航天器，包括空间站，都只需要为几名宇航员提供生命所需的氧气，因此自然可以携带少量的水用以制氧。而我们建造月球基地，绝不是为了让几个人待在月球，真正的月球基地所能够容纳的人员是非常多的，而要为这么多人提供氧气，所需要的水量也太过庞大了。目前人类所使用的化学动力火箭的有效载重是非常有限的，不可能将大量的水千里迢迢运往月球，如果真要运水，还不如直接向月球运送氧气更为合适。

所以月球基地内的氧气必须要自给自足，也就是利用月球现有的条件来制备氧气，有什么办法吗？有的。

2021年在深圳举办的深空探索科学技术与应用大会上，来自航天五院508所的果琳丽研究员详细地向我们介绍了我国的一项最新成果，使用月壤来制备氧气。月球上虽然没有以气体形式存在的氧气，但含氧物质却很多，它们就存在于月球的土壤之中。根据已取得的月壤数据，我们知道月壤之中存在着大量的二氧化硅、氧化亚铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化锰以及二氧化钛等等，这些都是含氧物质。

如何才能把月壤中含氧物质里的氧提取出来了？我国科学家所采用的是“熔融电解法”。

熔融电解法简单来讲就是先加热、再电解。熔融电解法所使用的主要原料就是月壤之中的钛铁矿以及氧化亚铁，当这些物质被加热到1600摄氏度到2500摄氏度时，将其通电，此时，月壤中各种元素就会被电离出来，这其中就有氧离子。被电离出的氧离子会自行相互结合，于是氧气就形成了。这个方法听起来并不复杂，但却是行之有效，根据目前的计算，每100公斤月壤就可以制备出20公斤以上的氧气，这个制氧效率可以说是非常高了。

月壤制氧只是理论吗？当然不。

其实利用月球土壤来制备氧气并非我们的专利，早在2005年的时候，美国就举办过一次所谓的“月球制氧竞赛”，不过当时所使用的并不是真正的月球土壤，比赛当然也不是在月球上进行的，当时所使用的是成分类似的火山灰来替代月球土壤。不过这一次我们所进行的实验有所不同，航天五院511所的科研人员通过嫦娥探测器平台，在月球表面使用小型反应炉真正进行了月面制氧实验。当然，熔融电解法并不是月球制氧的唯一方法，除了熔融电解法之外，另一种可行的方法就是我们比较熟悉的还原法了，在最初接触化学的时候，我们便知道了，氢气是一种具有还原性的气体。

因为氢气具有还原性，所以就可以利用氢气将金属元素从矿物中置换出来，并生成水，而电解水制氧是最为简单的，而且通过这一方法不仅能够制备氧，还能够产生水。

那么，相比还原法而言，熔融电解法的优势何在呢？有了氧气，人类就拥有了建造月球基地的基本条件，但光有基本条件还不行，要打造月球基地，所需的资源种类和数量都是颇为庞大的，还是那个问题，火箭运载能力有限，数量庞大的资源不可能从地球运来，所以就得就地取材，通过熔融电解法制备氧气，除了能够产生氧之外，在电解过程中还会产生铁、硅等副产品，而这些资源都可以应用于月球基地的建造。

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