用月球表面土壤搞太陽能發電?!
你沒聽錯,有人用這種材料做出了太陽能電池,人類朝 " 在月亮上搞基建 " 又前進一步。
這個 " 幕後使者 ",既非馬斯克的 SpaceX,也非 NASA,抑或專門的電池能源公司——而是長期被诟病 " 慢半拍 " 的貝索斯旗下商業太空公司:藍色起源。
準确來說,制造電池用的不算真月壤,它是一種與之化學成分相似的材料,名曰 " 雷石模拟物 "(regolith simulants)。
用此材料,不僅能提取出做電池的矽,還能産生人類生存離不開的氧氣。
而且單靠這一種材料就能搞定,沒有碳排放,沒有毒氣;和目前提純矽的經典方法相比,堪稱環保衛士。
這讓不少圍觀網友也豎起大拇指:
無論如何,這确實是一個重要飛躍,用類月壤材質實現這種水平的工藝,還是前所未有的。
1600 ℃下的「煉金」
據藍色起源介紹,他們的這種自研工藝叫" 藍色煉金術 "。(這名字取得還挺有水平)
簡而言之,就是對原材料進行高溫電解,提取并分離出矽、鐵、鋁等高純度物質。
一方面,需要把原材料加熱到 1600 攝氏度以上,使其熔融。(确實有煉金那味兒了)
另一方面,還得給反應堆加上擊穿電流,在提高反應的效率的同時,可以盡量降低能源消耗。
随着反應進行,熔融材料将依次産生鐵、矽,最後是鋁。這些生成的材料,将通過專有的運輸子系統,以可控、高效的方式分離傳送。
對于金屬鋁來說,高溫電解算是必不可少的冶煉過程,因爲鋁在常溫下難以電解,高溫可以加強鋁的離子化反應。
對于矽來說,高溫電解有助于提純。藍色起源稱,他們 " 煉 " 出來的矽純度高達99.999%,能做出高效的太陽能電池。
值得一提的是,除了固體,反應還會産氧氣,并且能單獨分離出來。
△圖中小氣泡就是氧氣
而且這還沒完,電解副産品還能接着用,比如制造太陽能電池表面的覆蓋玻璃。
由于月球環境惡劣,如果沒有表面玻璃保護的話,太陽能電池隻能維持幾天;而有了這層保護的話,電池在月球上的使用壽命一下就能達到 10 年以上。
兩年前就開始精進技術
其實自 2021 年起,藍色起源就開始用這種月壤模拟物,制造太陽能電池和傳輸線。
據悉,經過同樣的高溫電解過程,還能生産用于建造栖息地或者其他器材的金屬。
也就是說,通過這種技術,将來能直接利用月球上的資源,實現發電、蓋房子、造機器……
按學術用語來說,叫原位資源利用 (in-situ resource utilization,ISRU)。
除了藍色起源,有家叫 Lunar Resources 的公司,也在研發 ISRU 的相關技術,他們的 CTO 兼休斯頓大學物理學榮譽教授 Alex Ignatiev 表示:
10 年前,大家都在嘲笑搞 ISRU 的人;5 年前,大家終于不嘲笑了;而現在,大家都開始說,ISRU 技術很重要。
對 ISRU 引起重視的人群中,也包括NASA。
他們正在計劃重返月球,希望能在月球建立一些基礎設施,讓人能在這裏呆更久。
雖說從地球上的實驗室到真正到月球制造,還有很長的路要走,但這些研究成果都是關鍵的序章。
爲了深入研究,藍色起源最近将其 " 高級開發項目 " 業務部門拆分爲兩個單位,一個專注于空間系統,包括其軌道空間站;另一個隻專注于月球相關。
據 arstechnica 消息,藍色起源将向 NASA 推銷其 " 煉金術 ",爲 NASA 登月計劃 Artemis 提供支持。
有吃瓜網友調侃:
隻要藍色起源不強制用自家的運載火箭,應該還是可能成功的。
目前 NASA 登月計劃的登月艙唯一承包商,是馬斯克的 SpaceX。
說到 SpaceX,上周他們星艦剛完成了軌道發射前最後一步:火箭助推器原型的發動機靜态點火測試成功。
不過關于 ISRU 技術,他們最近尚無什麽公開消息。
但話說回來,早在 3 年前,有人問 SpaceX 打算從何時開始搞 ISRU 相關技術,馬斯克曾回複稱:可能在一年之内(2021 年)開始。
不知道貝索斯和馬斯克,誰能先實現月球旅行的夢想。
還是說,最後這兩位一個提供運載火箭,一個提供基建技術呢?
參考鏈接:
[ 1 ] https://www.blueorigin.com/news/blue-alchemist-powers-our-lunar-future/
[ 2 ] https://arstechnica.com/science/2023/02/blue-origin-makes-a-big-lunar-announcement-without-any-fanfare/
[ 3 ] https://www.theverge.com/2023/2/14/23599260/blue-origin-lunar-resources-solar-cells-moon-regolith