“月球表面涌现出一片殖民地建筑基地的森林，巨大的星际飞船在地面和月球上的机场航站楼之间来来往往。人们在月球上呼吸氧气，享受取之不尽的氦-3能源……”这不是幻想，而是可以预见的月亮城未来的图景。2022年5月5日，国际学术期刊《焦耳》上的一篇文章称：科学家发现月球土壤中的二氧化碳实际上可以作为制氧和生产火箭燃料的原料，这意味着月球的开发在理论上有很好的能源和氧气保障。
多年来，随着中国综合国力的迅速崛起，中国的航天技术逐渐领先于一些发达国家，成功研制并发射了中国登月飞船，并一举带回1731克月球样品。2020年12月17日1时，携带珍贵月壤的嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗成功着陆，随后科研人员迅速对此次带回的月壤样品展开加班加点的研究。不久后，实验取得突破，一个令人振奋的消息传出：月球土壤中的二氧化碳可用于制造氧气和火箭燃料。
对于这个惊人的消息，实验的负责人在一份科学期刊上做了详细的解释。在原科学家的实验验证下，新技术可以收集月球土壤中的二氧化碳和宇航员自身释放的二氧化碳和水，利用一系列化学反应将其转化为氧气，为宇航服和舱内继续供氧，甚至转化为甲烷等碳氢化合物，为包括火箭、发射台和采矿车在内的月球基地设施提供能源。
月球土壤被证明能够生产氧气和火箭燃料的消息很快引起了外国专家的注意。美国NASA负责人比尔纳尔逊表示希望分享嫦娥五号带回的月壤样本，由于嫦娥五号采集月壤的区域位于月球风暴海洋北部附近，比之前阿波罗系列飞船采集月壤的区域“更年轻”，相应地也更有实验价值。美国希望获得月球土壤产氧和产燃料的最新数据。种种迹象表明，月壤实验对航空航天和科研领域产生了巨大影响，国内外一些学者也对实验结论提出了质疑和补充。
例如，要大量生产氧气和能量，仅仅依靠月球土壤中的二氧化碳和宇航员自己释放的二氧化碳和水是远远不够的。那么，月球上的其他地方有水或二氧化碳吗？中国科学院地质与地球物理研究所在仔细研究了嫦娥五号带回的月壤后表示，月壤中除了二氧化碳外，还有0.012%到0.018%的水分子或羟基，这意味着1吨月壤中含有约120g甚至更多的水分子，这些水分子或羟基经过简单处理就可以变成液态水。工程师可以通过分解水获得氧气和氢气，满足宇航员呼吸和飞船推进剂的需要。
为了进一步验证和计算利用月球土壤中的二氧化碳制造氧气和燃料的可行性，中国科学家进行了一系列科学实验。目前，航天五院511所已经通过在嫦娥探测器平台上搭建的小型反应堆，在月球表面进行了多次制氧实验，获得了大量关键数据，验证了此前的多项技术猜想。随着测试数据被发回分析，中国科学家最终得出结论，在月球表面制氧在技术上是可行的，而且有很好的发展前景。
在探索性实验的第一阶段，研究人员还在月球土壤中发现了大量铁和钛晶体矿物。这两种物质可以作为催化剂，在太阳下用二氧化碳和燃料制造氧气。科学家还发现，将月球土壤融化成纳米结构材料进行利用会更有效率，因为月球土壤不仅疏松多孔，而且表面富含囊泡结构，可以大大提高其催化性能。
除了直接利用月球土壤中的二氧化碳制造必需品，中国研究人员还在考虑利用月球土壤的其他方式。在确定月球土壤中碳和氢的成分足以制造氧气和能量后，中国科研人员继续探索月球土壤的深层开发。在一次科技与应用会议上，航天五院508所研究员郭林立介绍了最新的月壤熔融制氧技术，该技术可以将月壤或月岩加热至熔融状态，电解制氧。
熔氧生产效率很高，成品率甚至可以达到20%到30%。而且原料成本低得不可思议，只需要几乎取之不尽的月壤或月岩。如果这项技术能够得到改进并投入使用，那么从地球上运输物质的高昂成本将会随着前面提到的CO2制氧而大大降低。不仅如此，在熔氧生产中还会产出纯硅、铁等简单物质。这些副产品可用于建造空间站或宇宙飞船。
其实除了用于生产氧气、能源外，研究还发现月壤中含有一种珍贵的能源物质，它就是著名的氦-3。作为一种理想的核聚变燃料，氦-3放能时辐射小、能量高，是人类理想中的未来能源。不幸的是，地球上仅有500公斤左右氦-3储备，远远不够大范围的能源使用，于是人们就把目光投向了头顶的月亮。因为氦-3的来源是太阳风，而月球在亿万年的时间里从太阳风中储备了大量氦-3。如果人类能在月球上实现氦3的长期开采，那么人类将再也不会为能源而苦恼。
现在，中国科学家们针对月壤成分、用途的研究获得了很多突破性的成果，这些的研究成果意义重大，甚至可能改变未来人类殖民外星的太空格局。
在过去，每次航天飞船的发射与返程都要消耗巨大的能量来克服大气摩擦力和星球引力，这意味着航天飞船上数十吨的载荷会被浪费在发射燃料上。如果能够在月球上利用月球资源来生产氧气和能源，就可以将航天飞船上更多的空间空余出来搭载航天员和试验仪器。而中国科学家们的研究已经解决了这一顾虑，甚至为将来的“地-月”航行甚至“地-月-火”星际航行提供了多个可持续性的氧气、能源生产技术方案。如果这些技术能顺利落实，我们一定能够看到人类航天产业的爆发式发展。
中国人一直对开发土地有着独特的情怀，现在这种情怀延伸到了月壤之上，也许将来还要继续开发火星、金星的土壤，这种热爱将会一直向远方延伸，没有尽头直至星辰大海。
参考资料：
SoilonthemooncouldbeusedtoconvertcarbondioxideintooxygenandROCKETFUELtopowerfuturemissionstoMarsbySamTonkinMay5.2022LunarSoilCanBeUsedToGenerateOxygenandFuelforMoonAstronautsbyCELLPRESSMAY7.2022
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