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簡介：歐洲研究人員正在研究一種可以從模擬月球土壤樣品中大量生產可呼吸氧氣的系統。能從月球上的資源中獲得氧氣將極大造福未來的月球定居者——既有益於呼吸，也有助於在月球上生產火箭燃料。
藝術家對未來月球基地的設想。圖源：歐洲航天局/P. Carril
歐洲研究人員正在研究一種可以從模擬月球土壤樣品中大量生產可呼吸氧氣的系統。
格拉斯哥大學的化學家Beth Lomax在歐洲航天局發布的一則新聞中說道：「能從月球上的資源中獲得氧氣將極大造福未來的月球定居者——既有益於呼吸，也有助於在月球上生產火箭燃料。」
Lomax和歐洲航天局的研究員Alexandre Meurisse正在積極研究一種原型，這種原型的最終效果是利用月球土壤生產氧氣。目前，他們正在位於荷蘭諾德韋克的歐洲空間研究與技術中心-材料和電子元件實驗室進行原型的系統測試。
圖為格拉斯哥大學的Beth Lomax（左）和歐洲航天局的研究員Alexandre Meurisse在歐洲空間研究與技術中心-材料和電子元件實驗室，他們正在準備利用模擬月球土壤提取氧氣和金屬。圖源：歐洲航天局/A. Conigili
材料和電子元件實驗室。圖源：歐洲航天局
他們的原型可以正常運行，但還需要進一步調整——如降低運行溫度——以適應月球的工作環境。雖然Lomax和Meurisse現在使用的是模擬月球土壤，但他們相信他們的方法也同樣適用於真正的月球土壤。
實際上，歐洲航天局研究發現，阿波羅任務期間送回地球的月球土壤樣本（即月球風化層）的含氧量約為40-45%。歐洲空間研究與技術中心的科學家們正在設計一種能將氧氣從月球土壤中「哄騙」出來的技術，在常人看來，就像鍊金術一樣。
氧以氧化物的形式被穩定地包裹在月球風化層中，形成礦物或玻璃。想要提取氧氣，需要使用一些巧妙的化學方法，如歐洲航天局所稱：
歐洲空間研究與技術中心使用熔鹽電解的方法來提取氧氣，該方法需要將月球風化層放置於金屬籃中，以熔融氯化鈣鹽為電解質加熱至950°C。月球風化層在這一溫度下仍呈固態。
但將月球風化層通電之後，就可以從中提取氧氣，氧氣會穿過鹽移動並聚集在陽極。這一過程還會額外地將月球風化層轉換成可用的金屬合金。
圖左為模擬月球土壤（月球風化層）；圖右為圖左月球土壤提取全部氧氣後的金屬合金混合物。圖源：scitechdaily
上述方法的開發者是英國Metalysis公司，Metalysis公司使用該技術來生產金屬和合金。Lomax在攻讀博士學位的時候曾與Metalysis公司有過合作，現在，她在歐洲空間研究與技術中心採用了同樣的概念。
氧氣提取之前的模擬月球土壤。圖源：歐洲航天局
氧氣提取過程中的模擬月球土壤。圖源：格拉斯哥大學/Beth Lomax
由於Metalysis公司將電解生成的氧氣作為一種多餘的副產品，所以，仍需要對系統進行相應的調整，進而使研究員能獲取並測算從月球土壤樣本中提取的氧氣量。就目前來說，系統會將氧氣排進廢氣管，但未來升級之後的新版本系統將會收集並長期存儲氧氣。
有趣的是，歐洲空間研究與技術中心並不會將電解生成的金屬當作多餘的副產品。研究團隊正在探索能在月球上利用這些金屬的各種方法，例如，將它們轉化成3D列印所需的化合物。
所有這些工作都是在為系統在月球上的正常運行做準備。歐洲空間研究與技術中心的科學家們的目標是在本世紀 20 年代中期開發出功能完備且完全能在月球上運行的系統。如果有這樣的設備，未來的月球探險者和殖民者的呼吸問題也會或多或少得到一些緩解。
雖然月球土壤現在被視為有價值的資源，但在太空人首次登月時，美國航空航天局曾 十分擔心 月球粉塵可能帶來的危害。他們的擔心並沒有錯：後來有研究表明模擬月球土壤可以殺死人類細胞並篡改DNA。
作者：George Dvorsky
FY: 蒙斯特梨爾
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