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科学家们认为，水是生命之源。所以，当他们在地球以外，例如火星、木卫二上发现水或者水存在的痕迹时，就会欣喜若狂——在茫茫宇宙中，人类其实并不孤单，似乎可以找到“同伴”。 然而，在月球上发现水，科学家们兴奋的原因却不只如此。除了可能揭示外星生命的存在，月球上的水可以让人们在太空中制造火箭燃料，从而开启一个新的太空经济时代。 水如何作燃料? “水能灭火”“水火不容”是生活中的常识，但用水来当燃料燃烧估计很多人都没有听过。事实上，将水转化为火箭燃料是一个极其简单的过程。 众所周知，水由氢元素和氧元素组成。氢是宇宙中所有已知元素里质量最轻、含量最丰富的元素，燃烧温度高达3038℃。因为能够提供最高的比冲量(单位推进剂的量所产生的冲量)，所以氢也是迄今为止效率最高的火箭推进剂。另一方面，氧在火箭运行的过程中不可或缺。火箭燃料只有在有氧参与的情况下才能产生燃烧，由于太空中没有氧，所以火箭必须随身自带氧气。
如果要用这两种元素为火箭提供动力，我们首先必须将它们从水中分离出来。 为了做到这一点，我们向水中引入电流，通过电解过程，将氢原子和氧原子分开。氢是燃料，氧是氧化剂。它们必须以液体的形式储存在两个不同的容器中，直到被泵入燃烧室后点燃。将氧和氢液化不是一件容易的事，因为液化需要零下几百摄氏度的温度。例如液氢，它必须储存在-253℃的环境中。 在太空飞行中，任何热源都可能导致氢气蒸发、膨胀和爆炸。因此，它必须与一切热源，如阳光、摩擦、排气等隔离，并安装通风口，以防它吸收热量并膨胀。在燃烧室里，液氢和液氧点燃后燃烧，产生的废气依次通过喷嘴，从而为火箭提供强大的推力。 有了这些简单的元素——只需一个小池塘的水量——我们就可以探索广阔无垠的太阳系了。 如何获取月球冰? 据估计，月球上有6亿吨的冰，我们可以开采它们并在那里建立燃料补给站。 如此一来，从地球发射的火箭将不再需要携带大量的推进剂(只需确保火箭能飞到月球即可)，从而降低其整体重量，进而减少所需的燃料量。在月球上建立补给站也将大大降低前往附近任何星球的任务成本，例如我们梦想中的火星。还有，如果能够在月球上制造氢和氧，宇航员就可以在紧急情况下进行补给，在外星执行任务也会变得更加安全。现在的问题是我们要如何获取这些冰。 月球基岩上覆盖着一层松散的灰尘和岩石，被称为风化层。月球上的冰并不像地球上的冰那样可以有很大的体积，相反，它是细颗粒状的，并和月球上的土壤混在一起。 这些冰大多数都沉积在月球的两极。两极环境恶劣，永久处在黑暗中，并且温度极低(可低至-248℃)。面对这样的环境，人类亲自去进行开采显然是不可能的，所以月球开采技术的一个主要目标就是尽可能实现自动化、智能化。如果发展顺利，未来将有很多机器人同时去开采月球资源，而人类要做的只是远程控制它们。 如何将这些冰从土壤中提取出来呢?一种方法是升华(升华是指固体物质不先变成液体而直接跳到气体状态)。这样，冰在没有经过液态水的状态下就直接变成了水蒸气。 我们可以在陨石坑的边缘设置凸透镜，将阳光集中到土壤上并加热土壤，将其加热到-53℃——在月球上，这温度已足以引起冰的升华。再在陨石坑的上方，设置一个冰冷的平面，对水蒸气进行收集，并将其引入加工厂。在那里，水蒸气将经历成为火箭燃料的整个过程，而这个过程所需的能量可以来自太阳能电池板或核反应堆。 必须注意的是，收集的水在使用之前必须是经过净化的。如果这些水没有得到有效的净化，制出的燃料不仅无法使用，而且很不稳定，处理起来很危险。因此，净化过程是一项独特的挑战。然而，由于目前没有足够的月球土壤样本，工程师们无法对他们的净化系统进行测试，只有寄希望于那些机器人将来在到达月球表面时能够顺利完成它们的工作。 月球岌岌可危? 除了水，月球上还有其它宝贵的资源，例如用于核聚变的氦-3，以及一些对现代电子产品至关重要的稀土金属。 正因此，人类开发月球从未停止过脚步。美国宇航局的“阿尔忒弥斯计划”提出了2024年让宇航员重返月球的目标。据美国宇航局估计，“阿尔忒弥斯计划”至少要花费200亿美元，它包括一项开发月球资源的提议，以及防止各国基地相互干涉的提议。除了美国，中国和俄罗斯也计划派出自己的人员，并分别设定了各自的2030年和2040年目标。
过去，人们认为月亮上住着月神，对其充满敬畏与崇拜。但是现在，月亮正在变成人类的一块垫脚石：在深入太阳系之前，我们将在这里测试我们的科学技术——以及我们人类自身(我们如何在太空生存)。 月球作为我们宇宙中的另一种资源，毫无疑问，对其进行开发令人振奋，这说明我们利用外太空的能力有了极大的提升。但与此同时，考虑到我们有的人已经忘记了如何珍惜地球，在工业化进程中对我们脚下的美丽星球进行了恣意的摧残，我们又不禁产生担忧——我们是否正在将这种做法蔓延到宇宙的其它地方? |
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