月球表面沒有空氣，如果想在那裡建造大型基地的話，氧氣的問題必須解決，要麼從地球上帶過去，要麼通過植物光合作用來制氧，這兩種方法的難度和成本都不低。不過，氧氣這種東西很可能是“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫”，連科幻小說都沒想到，利用遍布月球表面的月壤，就可以在原地制氧，真有這麼神奇嗎？

在月球上建基地需要大量氧氣

月球是地球最重要的衛星，已經有45億年左右的曆史。關于月球的來曆，現在普遍是這麼認為的：在地球剛剛形成的年代，遭到了另一顆不知叫什麼名字的原始行星的猛烈撞擊，不僅撞歪了地球的自轉軸，還将大量物質被抛向太空，形成了月球。

如今幾十億年過去了，地球上的人類已經進入了航天時代，月球這顆不算太遠的衛星就成了探索宇宙的第一站。月球引力較小，人們希望在這裡建設前進基地，以此為跳闆，可以向太陽系更遠的地方進軍，恰巧月球上資源又極其豐富，因此成為航天大國的必争之地。

月球表面一片荒蕪

1969年，美國的阿波羅11号首次登月，使其成為探月方面當之無愧的霸主，将隻能發射無人探測器的蘇聯遠遠地甩在了身後。而幾艘阿波羅飛船從月球帶回來的381.7公斤月壤，也成了無價之寶，還被當作禮物送給其它國家，其中就送給中國1克，雖然不多，但也讓我們第一次對月壤有了深入的研究。

到如今，嫦娥探月工程連戰連捷，軟着陸、月球車都搞出來了，嫦娥五号更是成功實現了采樣返回，一舉拿到了1731克月球樣品。這個數量僅次于美國阿波羅計劃，超過了蘇聯曆次任務采集量的總和，更是遙遙領先于剛剛實現月面“硬着陸”的印度。與當年隻能拿到1克月壤相比，是真的闊了。

嫦娥五号實現了采樣返回

嫦娥五号的成功，不僅讓世界看到了我國在探月領域的硬實力，更讓我們在月球開發方面有了更強的話語權。基礎打好了，更宏大的目标就不再是空中樓閣。下一步應該是載人登月，更遠大的月球基地也不再那麼遙不可及。

但如果要在月球上建基地，水和氧氣是繞不過去的兩大必需物資。從地球向月球輸送會耗費大量的成本，最好是能在本地解決。但月球上沒有空氣，看上去一片荒蕪，過去一直認為月球上沒有水。不過後來美國發射探測器撞擊月面環形山的陰影區域，在揚起的塵埃中觀測到了水的存在，而且含量可觀。

嫦五帶回1731克月球樣品

如何從-240℃的環形山深處陰影中提取水還是個難題，但水是可以循環使用的，即使從月球上無法獲得水，隻要初期運過去一些，就可以一直循環，消耗量相對較少。我國空間站就裝備了尿處理子系統和水淨化系統，可将航天員的尿液、汗液等進行蒸餾和深度淨化，淨化完成後的水完全可以飲用。

但氧氣就不同了，它基本上是純消耗性的。制氧的手段有很多，可以直接電解水，也可以用再生藥劑将呼出的二氧化碳轉化為氧氣，但這些方式要麼消耗水，要麼消耗化學藥品，不可再生，因此都不是一勞永逸的解決方案。最好的辦法還是就地籌集，在月球上尋找氧氣來源。

可是既然月球上沒有空氣，到哪裡去找氧氣呢？還真能找着，隻是這些氧并不是氣體，而是存在于月壤中的氧元素。月壤是月球表面的一層幾米到十幾米厚的土壤，主要來自月岩的風化。月壤非常細膩，平均粒徑隻有幾十到一百微米，有些樣品顆粒更小，摸起來甚至有點兒像面粉。

阿波羅計劃宇航員留在月壤上的腳印

由于月球上的溫差大，被陽光照射到的地方溫度可達127℃，背陰的地方又低至-183℃，巨大的溫差使月岩不斷崩解，形成岩屑。強烈的太陽風和宇宙射線輻射也降低了月岩的強度，加速了風化過程。另外月球還承受了大量隕石撞擊，在月壤形成過程中也起到了一定作用，月壤中因此還含有一些熔融過的“玻璃渣”。

根據對曆史上采集的月壤樣品的分析結果，月壤裡的礦物質主要包括輝石、橄榄石、斜長石等，主要由各類氧化物構成，如二氧化矽、氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂等，因此，月壤中不僅包括着大量的氧元素，還富含矽、鐵、鋁、钛等重要的金屬或非金屬元素，是一個巨大的寶藏。

月岩樣品

科學家對月壤的利用方法其實早有研究，包括直接用月壤來做結構材料，通俗點兒說就是做磚塊，還有用月壤來3D打印，做出各種複雜實體，或是融化月壤做成玻璃纖維等。而利用冶金手段來還原月壤，生産出鐵、矽、鋁等産品的方法，也進行了很多研究，其中就包括用直接熔融電解的方法來獲得氧氣和金屬材料。

在前不久進行的工程科技論壇：深空探索科學技術與應用大會上，航天五院508所果琳麗研究員就介紹了我國在月壤制氧技術上的最新進展。她指出，将月壤或月岩加熱熔融後進行通電電解，就可産生氧氣，氧氣會從熔體中以氣泡形式釋放出來，加熱到1600~2500℃時含氧岩體就可以分解産生氧氣。

這種方法的制氧效率很高，100公斤樣品可以産生20至30公斤氧氣，而原料僅僅是月球上随處可見的月壤和月岩，制得的氧氣不僅可以用來呼吸，還可做火箭燃料，大大減輕了從地球運輸物資的負擔。而且熔融電解法還可生産純度較高的矽、鐵等金屬材料，更是人類建造基地或太空船所必需的。

熔融電解法制氧

不過該方法也有缺點，就是需要的溫度較高，對制作電極、容器等的材料要求高，而且危險性比較大。但據果琳麗研究員介紹，航天五院511所已通過利用嫦娥探測器平台，用小型反應爐開展了月面制氧試驗，取得了一定成效。

如果這一技術能夠成熟并大規模應用的話，那就相當厲害了。我們可以用太陽能發電，然後用電能直接将月球上的土和石頭變成氧氣和各種金屬，實現在月球上的大工業。将來不光可以建設月球基地、月球城市，那些科幻小說中的巨型星際飛船也可在月球上直接建造，那裡引力小，比在地球上更容易發射進太空。

其實除了用于制氧、生産金屬，月壤中還含有其它珍貴的物質，最著名的就是氦3。氦3是一種理想的核聚變燃料，氦3聚變釋放的能量高，輻射還小，但條件要比現在的氘氚聚變苛刻，是人類設想中的未來能源。

正在采礦的月球基地

氦3主要存在于太陽風中，地球上的含量極小，僅有500公斤左右。而月球沒有磁場，表面的月壤在億萬年的時間裡不停地被太陽風粒子轟擊，大量氦3留在了月壤中。将月壤加熱到700℃以上，氦3就會釋放出來。因此開發月球獲取氦3，解決人類的能源問題，也是探月的一項重要目标。

而這一切都依賴于我國的探月工程。希望我們的航天員能夠早日登上月球，留下中國人自己的足迹，并開發月球上的寶藏，最終實現星際旅行的夢想。

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