天 文 新 知|
當 太 空 人 踏 足 月 球 時 ， 遇 到 一 個 持 續 已 久 的 難
題 ， 就 是 月 球 上 的 灰 塵 。 這 些 灰 塵 無 處 不 在 ，
甚 至 入 侵 太 空 人 的 肺 部 。 然 而 ， 它 們 可 能 是 日
後 月 球 探 索 者 獲 得 氧 氣 的 來 源 。 原 來 月 球 土 壤
塵 埃 層 的 成 份 中 有 一 半 是 氧 氣 。
訣 竅 就 是 把 土 壤 蒸 發 。 美 國 太 空 總 署 戈 達 德 飛 行 中 心 的 卡 迪 夫 ， 正 領 導 一 個 小 組 研 究 怎 樣 為 未 來 在 月 球 和 火 星 上 的 太 空 人 提 供 氧 氣 。 卡 迪 夫 認 為 ， 月 球 的 土 壤 就 像 海 灘 沙 粒 ， 大 部 份 都 是 二 氧 化 矽 ， 此 外 還 有 氧 化 鈣 、 氧 化 鐵 及 氧 化 鎂 ， 如 果 將 所 有 氧 化 物 的 含 氧 成 份 加 起 來 ， 月 球 土 壤 約 有 百 份 之 四 十 三 是 氧 氣 ， 因 此 ， 研 究 小 組 正 研 究 如 何 將 月 球 土 壤 加 熱 至 釋 出 氧 氣 。 這 其 實 是 顯 淺 的 化 學 原 理 ， 任 何 物 質 當 加 熱 到 某 一 個 程 度 ， 便 會 分 解 為 原 子 ， 而 研 究 小 組 所 用 的 方 法 稱 為 真 空 熱 解 法 。 這 個 方 法 較 其 他 方 法 優 勝 之 處 ， 是 不 會 耗 損 地 球 的 原 料 ， 也 毋 須 刻 意 開 採 某 種 礦 物 ， 只 要 簡 單 地 鏟 起 地 上 的 塵 土 ， 再 加 熱 便 可 。
為 了 驗 証 這 個 原 理 ， 卡 迪 夫 和 組 員 利 用 透 鏡 將
陽 光 聚 焦 到 細 小 的 真 空 室 ， 把 十 克 模 擬 月 球 土
壤 加 熱 至 約 攝 氏 2,500 度 。 實 驗 的 樣 本 包 括 鈦 鐵
礦 和 明 尼 蘇 達 模 擬 月 球 土 壤 (MLS-la) 。 鈦 鐵 礦 在 地
球 和 月 球 均 普 遍 存 在 ， 而 MLS-la 是 仿 照 月 球 土 壤
成 份 把 蘇 必 略 湖 北 岸 數 以 億 年 的 玄 武 岩 和 玻 璃
顆 粒 混 合 而 成 。 由 於 真 正 的 月 球 土 壤 太 昂 貴 ，
在 這 階 段 不 宜 作 研 究 之 用 。 在 這 次 實 驗 中 ， 估
計 約 有 百 份 之 二 十 的 模 擬 土 壤 轉 化 為 純 氧 。
此 外 ， 卡 迪 夫 和 太 空 總 署 蘭 利 研 究 中 心 的 同 僚
也 嘗 試 將 實 驗 餘 下 的 低 氧 、 高 金 屬 含 量 ， 狀 似
玻 璃 的 殘 留 礦 物 ─ 「 礦 渣 」 ， 轉 化 成 為 一 些 有
用 的 產 品 如 輻 射 防 護 罩 和 鋪 設 行 人 道 的 物 料 。
實 驗 的 下 一 步 ， 便 是 要 增 加 效 率 。 研 究 小 組 在 五 月 曾 嘗 試 在 低 溫 但 高 度 真 空 的 環 境 下 進 行 實 驗 ， 因 為 在 這 環 境 下 ， 提 取 氧 氣 所 需 的 能 量 會 較 少 。 首 個 測 試 是 於 較 地 球 海 平 面 氣 壓 小 760,000 倍 的 氣 壓 下 進 行 。 如 果 氣 壓 再 減 小 1,000 倍 ， 實 驗 所 需 溫 度 將 可 再 大 幅 減 少 。 卡 迪 夫 並 不 是 進 行 這 探 索 的 唯 一 一 個 科 學 家 。 科 羅 拉 多 州 先 鋒 航 天 太 空 公 司 的 波 根 也 正 領 導 一 個 小 組 ， 研 究 將 月 球 土 壤 暴 露 在 一 氧 化 碳 中 以 收 集 氧 氣 。 在 一 次 實 驗 中 ， 他 們 從 100 公 斤 的 模 擬 月 球 土 壤 中 提 取 了 15 公 斤 氧 氣 ， 效 率 不 遜 於 卡 迪 夫 的 熱 解 法 。 此 外 ， 加 州 帕 拉 法 及 惠 特 尼 羅 基 特 赫 公 司 研 究 員 格 里 姆 正 研 究 岩 漿 電 解 法 。 他 以 攝 氏 1,400 度 的 高 溫 熔 化 MLS-1 ， 然 後 利 用 電 流 釋 出 氧 氣 。
最 後 ， 美 國 太 空 總 署 和 佛 羅 里 達 太 空 研 究 中 心
， 正 贊 助 一 項 名 為 「 月 球 表 土 氧 氣 」 的 賽 事 ，
提 供 25 萬 美 元 獎 金 給 率 先 在 八 小 時 內 能 從 美 國
太 空 總 署 莊 臣 太 空 中 心 的 模 擬 月 球 土 壤 JSC-1 提
取 5 公 斤 可 呼 吸 氧 氣 的人 。 這 場 比 賽 將 於 2008 年 6 月
1 日 結 束 ， 但 探 索 可 否 在 其 他 行 星 居 住 的 挑 戰
， 則 將 世 世 代 代 地 延 續 下 去 。
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