快訊：開采太空水資源 NASA希望不用挖井

人類到哪里都離不開水，太空中也不例外?，F(xiàn)在，空間站中宇航員的飲用水仍然產(chǎn)自地球，使用火箭運(yùn)送補(bǔ)給，運(yùn)費(fèi)比成本高得多。從地球運(yùn)水，顯然無法滿足路遠(yuǎn)、人多的月球基地等未來太空設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)需求。

科學(xué)家說，月球、小行星等天體上有豐富的水資源，那里的水既能為宇航員提供生命支持，又可以分解成氫和氧，作為燃料給路過的航天器“加油”。

可是，太空中的水該怎樣開采?是不是要把地球上的機(jī)器運(yùn)過去打口井?美國國家航空航天局(NASA)打算怎樣解決這一難題?

用好太陽能，月球融水冰

今年，美國Transastra公司和科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的喬治·索沃斯領(lǐng)導(dǎo)的研究小組各有一個旨在開采月球水資源的項目，已獲得NASA創(chuàng)新先進(jìn)概念(NIAC)計劃的資助，該計劃旨在刺激開發(fā)有可能改變“游戲規(guī)則”的新興航天技術(shù)。

Transastra公司的項目名為“月球極地推進(jìn)劑開采前哨站(LPMO)”，其獲得NIAC的一階段資助，開始早期概念研究。LPMO或許能為開發(fā)月球極地隕石坑中巨大的水冰儲備，提供一個可行的方案。

隕石坑中之所以有大量的水冰，是因為那里地勢低洼，終日不見太陽，溫度極低。但是，隕石坑的邊緣卻是終日陽光普照。事實上，這些坑并不深，從底部到頂部只有100米左右。因此，Transastra公司的研究團(tuán)隊設(shè)想在隕石坑中建立采水基地，插上很多百米高的桅桿，頂部安裝太陽能電池陣列，為基地提供無窮無盡的能源。由于月球表面的重力很小，不必?fù)?dān)心電池將桅桿壓彎。

具體的采水則由電動漫游車完成。它們在冰面來回漫步，向下發(fā)射由無線電、微波和紅外線組合而成的特殊射線，通過輻射使水冰蒸發(fā)，同時用冷凝方法回收。研究人員認(rèn)為，漫游車可由NASA巨大的“空間發(fā)射系統(tǒng)”(SLS)火箭或“藍(lán)色起源”公司的新格倫火箭發(fā)射，重量在2—5噸之間，每年能開采相當(dāng)于自身質(zhì)量20—100倍的水。

Transastra公司研究人員認(rèn)為，LPMO將大大降低建立和維護(hù)一個巨大的月球極地基地的成本，該前哨站可以作為美國月球產(chǎn)業(yè)化的灘頭陣地，首要就是建設(shè)“月球旅館”，開展太空旅游。

如果說LPMO需要將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茉俎D(zhuǎn)化為輻射，索沃斯的項目則是直接利用太陽光的熱量。今年6月，他在NASA未來空間行動(FISO)工作組的一次演講闡述了他的“熱采水”方案，即在月球極地隕石坑邊緣安裝定日鏡(跟蹤太陽運(yùn)動的鏡子)，將太陽光反射到水冰上裝有光學(xué)設(shè)備的聚熱裝置頂部，使水冰蒸發(fā)進(jìn)而回收。

索沃斯團(tuán)隊相信，這一概念具有巨大的潛力，有望從月球永久陰影區(qū)域提取生產(chǎn)推進(jìn)劑的工業(yè)用水。

罩住小行星，蒸餾內(nèi)部水

除了開采月球水冰，Transastra公司還有一個從小行星上取水的項目，也獲得了NIAC資助，其原理與索沃斯團(tuán)隊提出的方案類似，即利用集中的陽光使水從小行星中蒸發(fā)。

不同的是，該項目需要太空飛船直接將小行星捕獲，然后用特殊的“罩子”把它包起來，之后引導(dǎo)陽光集中照射小行星的某些部位，通過強(qiáng)烈的熱量使其表面的巖石剝落，內(nèi)藏的水冰迅速蒸發(fā)，同時被冷凝回收。

該項目已經(jīng)進(jìn)入第三階段，也就是要完成演示任務(wù)的所有準(zhǔn)備。Transastra公司計劃在21世紀(jì)20年代早期開展演示任務(wù)，即向近地軌道發(fā)射一個250公斤左右的、代號“迷你蜜蜂”的概念飛行器，同時將一顆很小的模擬小行星送入太空，供“迷你蜜蜂”開展采水實驗。Transastra公司披露，完成“迷你蜜蜂”演示任務(wù)需要大約1000萬美元。如果成功，其將推出更大的“蜜蜂”和“蜂王”飛行器。“蜂王”的目標(biāo)是能夠捕獲40米直徑的小行星并“蒸餾取水”。

不過，捕獲小行星是“蜜蜂”系列飛行器面臨的最大技術(shù)難題，其計劃使用充氣的“罩子”直接包住小行星，而小行星很可能會旋轉(zhuǎn)，因此飛行器在捕獲之前必須與其同步旋轉(zhuǎn)，捕獲之后再用支柱固定小行星，使它慢慢消旋。因此，旋轉(zhuǎn)非常慢的小行星是理想的目標(biāo)。

太空中的水資源有多重要?Transastra公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官喬爾·塞塞爾說：“水將成為太空工業(yè)化的石油。”

然而，從NASA資助的這些項目看，要想得到太空水，打井或許不如太陽能好用。胡定坤