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提取月球資源製造一趟火箭燃料,得耗時超過兩年

科技新報
更新於 02月20日14:43 • 發布於 02月20日13:34

人類在太陽系各處留下足跡前得準備大量火箭燃料,其中一種方法是考慮月球塵埃,不過最近科學家計算利用月塵製造火箭燃料的能源需求,發現大概需兩年才能為一次火箭飛行生產足夠燃料,過程還需消耗大量電力。

當人類有天想前往更遙遠的太陽系行星,飛行所需燃料也會變成火箭有效載荷,為了減少從地球表面發射資源的運輸成本,科學家提出一些方法,一種選擇是將燃料置於低地軌道,優點為縮短發射路程,缺點是仍得消耗大量能量抵抗地球重力以使燃料維持於軌道。

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另一種選擇則是到外太空取材其他星球資源,比如月球。我們知道月球風化層氧化物含有氫氧,可以作為人體代謝氧氣或火箭推進劑氧化劑的來源,加上月球重力比地球低許多,更容易將資源送出,從地球發射火箭每運輸 1 公斤有效載荷必須燃燒約 25 公斤推進劑,但從月球發射火箭每運輸 1 公斤有效載荷只需約 4 公斤推進劑。

然而,任何基礎設備都需先在地球建造再送到月球,實際月球氫氧分布、濃度也未知,準備好開採月球塵埃並轉換為燃料究竟需多少成本?

月球表岩屑(regolith)由多種礦物質組成,其中許多礦物質含有氧氣,科學家正努力尋找將氧氣與這些礦物分開的化學反應,但算出化學反應不代表同時確定哪種基礎設備能有意義地執行化學反應。

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從眾多氧氣獲得方法中,最近一篇新論文選擇評估從鈦鐵礦(ilmenite)分離氧氣、並於高溫下將其與氫結合的化學反應成本,此系統經歷氫反應期間產生大量水、分離氧氣、轉為液態氧等階段,發現該法每生產 1 公斤液態氧約需消耗 24 kWh 能量。

考慮實際面,從月表起飛前往地月系統拉格朗日點的 SpaceX 星艦飛船需要 80 噸液體氧,換句話說,生產 1 噸液態氧要花十天時間,整體得花兩年多時間才能獲得足夠燃料使空無一人的星艦從月表抵達拉格朗日點。

親自走訪太陽系從來就不簡單。

(首圖來源:NASA

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