如果有一天，人類真的能夠在月球上生活，那麼有一項科技將會起到決定性的作用，那就是利用月壤製備氧氣。

從土壤裡搞出氧氣來，這個想法聽起來有點誇張，但很可能就要變成現實了。最近，我國科學家取得了這項舉世矚目的成就，為我國建立月球基地，打下了堅實的基礎。

（圖片說明：我國科學家利用月壤製備氧氣）

月壤製氧氣

日前，在舉辦於深圳的深空探索科學技術與應用大會上，航天五院508所果琳麗研究員介紹了我國的最新成果，那就是利用月壤製備氧氣。

你可能會問了：土壤和氧氣好像完全不挨邊，這是什麼樣的化學反應呢？

原來，月壤中雖然沒有氧氣，但卻有氧元素，只要我們想辦法把這些氧元素轉化成氧氣就可以了。有一種手段比較有效，在本次研究中被利用，那就是熔融電解法。也就是說，我們將月壤加熱到非常高的溫度，然後進行通電，讓各個元素單獨電離出來，氧離子之間就有機會相互結合，形成氧氣。

（圖片說明：果琳麗研究員介紹本次成果）

具體來說，月球表面有一些鈦鐵礦（化學式FeTiO3）和氧化亞鐵（FeO） ，可以作為反應原料。給這些礦加溫到1600-2500℃，就可以製備出氧氣來（化學反應方程式在圖片中可以看到）。而且，這個方法制備氧氣的效率比較高，如果大家還記得初中化學的話就可以粗略計算出來，每100公斤的樣品就能夠製備出20-30公斤氧氣。

果琳麗研究員介紹，航天五院511所已透過利用嫦娥探測器平臺，應用小型反應爐，開展月面製氧試驗，取得了一定成效。 ​​​我國科學家有望再接再厲，未來嘗試在月球上製備第一口氧氣。

（圖片說明：人類要開發月球基地）

不僅如此，在這個電解的過程中，還會有其他的反應產物出現，比如鐵，另外電解氧化矽的話也可以得到純度較高的矽，這些產物對於人類的工業開發也相當重要，可謂是一舉兩得。

為什麼要在月球製氧氣？

我們都知道，作為距離地球最近的天體，月球有許多得天獨厚的優勢，吸引著人類在這裡建立基地。可是，想要建立月球基地，首先要解決許多的問題，其中之一就是氧氣。

氧氣是供給人類呼吸的關鍵，不論是任何太空任務，都不可能不考慮這個問題。如果是普通的載人太空任務，我們可以利用各種機器來製備。比如國際空間站上，就是利用電解水的原理，源源不斷地給宇航員提供氧氣。

（圖片說明：電解水實驗）

可是，如果我們要建立月球基地，情況就不一樣了。首先，在這裡駐留的人數可能會很多，而且還要進行大量的生產，其中很多過程都需要氧氣。甚至未來人類有可能借助引力小的優勢在月球建立火箭發射場，屆時需要的氧氣就更多了。

在這種情況下，我們就不能再利用電解水的方法了，因為它需要的水也會非常多。在月球這個嚴苛的環境下，水能夠人類飲用就已經很不容易了，更不要說拿來製氧氣了。從地球上運水也是不合理的，因為人類的火箭發射能力還沒有這麼強，否則就直接運氧氣罐去月球了。要知道，僅僅向月球運1公斤氧氣，就要花費數千美元！

所以說，想要在月球上有源源不斷的氧氣使用，就必須要“就地取材”。

幸運的是，雖然沒有氧氣，但氧元素在月球的含量是相當高的。以美國阿波羅11號的資料為例，月壤中有41.9%是二氧化矽，15.8%是氧化亞鐵，13.6%是三氧化二鋁，12.1%是氧化鈣，還有8.2%的氧化錳以及7.6%的二氧化鈦。可以說，月壤中大部分物質都含有氧元素。所以，我們只要從這些月壤中提取出氧來，就可以製備大量的氧氣了。

世界各國紛紛在月球製氧

實際上，我國也並不是第一個嘗試在月球表面製備氧氣的國家，世界上其他一些國家也早就意識到了月球基地的重要性，並把月壤製氧看作是建立月球基地的重要環節，並投入了大量的時間和精力進行研究。

• 美國

比如美國，作為世界航天大國，在月球製氧方面自然不會落在後面。甚至在2005年的時候，美國宇航局還展開了一場月球製氧競賽，作為其“百年挑戰”系列活動中的一項。這項比賽的內容就是在地球上以火山灰代替月壤進行實驗，在8小時內製備至少5公斤的氧氣，獲勝者可以贏得25萬美元的大獎。

• 日本&以色列

今年8月的時候，日本和以色列的兩家公司簽署了協議，準備共同展開一項在月球上製造氧氣的專案。據透露，這個專案的製氧手段和我們本次的成果一樣，都是對高溫熔融的月壤進行電解。二者之間沒有誰抄誰的說法，畢竟電解的手段是最容易被想到的方法之一。

有沒有其他方法

當然了，熔融電解絕不是唯一的方法，多年以來，科學家們已經提出了幾十種不同的方法來製備氧氣。

• 還原法：這個原理在中學就學過，利用氫氣的還原性將礦物中的金屬元素置換出來，並且生成水，然後再把水電解制備出氧氣。同樣的原理，也可以利用碳進行還原，然後再 分解二氧化碳製氧；
• 熱裂分解法：透過更高的溫度，讓月壤發生熱裂解直接產生氧氣，但這個溫度太高，需要2000-10000℃，在月球表面恐怕難以實現；
• 氟處理：矽酸鹽可以氟化製備氧氣，不過這個過程需要比較高的溫度，才能讓氟表現出足夠強烈的腐蝕性，難度也比較大。

如今，月球已經成為了世界各國的“兵家必爭之地”，誰都知道，能夠首先在月球上建立優勢，這個國家就能取得豐厚的回報。因此，月球製氧技術也就是邁向月球的關鍵一步，可見本次我國科學家研究成果的重要性。

相信大家也都聽說過，今年早些時候，我國已經宣佈聯合俄羅斯開發月球基地，時間節點在2030年。雖然美國也有開發月球的計劃，比如月球空間站Lunar Gateway，但是顯然並沒有和我們合作的意願。在空間站建設方面，我國已經突破美國的封鎖一次了。面對著美國在開發月球方面的封鎖，我國必須要再一次取得突破，向世界證明我們的實力。

（圖片說明：月球表面的著名照片——地球升起）

期待我國能夠取得更多突破，早日在月球建立基地，證明航天大國的實力和地位。到那個時候，相信世界上會有更多國家和我們一起開發太空專案，共同取得突破。