用月球表面土壤搞太陽能發(fā)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“幕后使者”,,既非馬斯克的 SpaceX,,也非 NASA,抑或?qū)iT的電池能源公司 —— 而是長期被詬病“慢半拍”的貝索斯旗下商業(yè)太空公司:藍色起源,。
準確來說,,制造電池用的不算真月壤,它是一種與之化學(xué)成分相似的材料,,名曰“雷石模擬物”(regolith simulants),。
用此材料,不僅能提取出做電池的硅,,還能產(chǎn)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,;和目前提純硅的經(jīng)典方法相比,,堪稱環(huán)保衛(wèi)士,。
這讓不少圍觀網(wǎng)友也豎起大拇指:
無論如何,這確實是一個重要飛躍,,用類月壤材質(zhì)實現(xiàn)這種水平的工藝,,還是前所未有的。
1600℃下的「煉金」
據(jù)藍色起源介紹,,他們的這種自研工藝叫“藍色煉金術(shù)”,。(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,,提取并分離出硅,、鐵、鋁等高純度物質(zhì),。
一方面,,需要把原材料加熱到 1600 攝氏度以上,使其熔融,。(確實有煉金那味兒了)
另一方面,,還得給反應(yīng)堆加上擊穿電流,在提高反應(yīng)的效率的同時,,可以盡量降低能源消耗,。
隨著反應(yīng)進行,,熔融材料將依次產(chǎn)生鐵、硅,,最后是鋁,。這些生成的材料,將通過專有的運輸子系統(tǒng),,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,,因為鋁在常溫下難以電解,高溫可以加強鋁的離子化反應(yīng),。
對于硅來說,,高溫電解有助于提純。藍色起源稱,,他們“煉”出來的硅純度高達 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(yīng)還會產(chǎn)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,,電解副產(chǎn)品還能接著用,比如制造太陽能電池表面的覆蓋玻璃,。
由于月球環(huán)境惡劣,,如果沒有表面玻璃保護的話,太陽能電池只能維持幾天,;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(shù)
其實自 2021 年起,,藍色起源就開始用這種月壤模擬物,,制造太陽能電池和傳輸線。
據(jù)悉,,經(jīng)過同樣的高溫電解過程,,還能生產(chǎn)用于建造棲息地或者其他器材的金屬。
也就是說,,通過這種技術(shù),,將來能直接利用月球上的資源,實現(xiàn)發(fā)電,、蓋房子,、造機器……
按學(xué)術(shù)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(fā) ISRU 的相關(guān)技術(shù),,他們的 CTO 兼休斯頓大學(xué)物理學(xué)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(xiàn)在,大家都開始說,,ISRU 技術(shù)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(chǔ)設(shè)施,讓人能在這里呆更久,。
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(guān)鍵的序章,。
為了深入研究,,藍色起源最近將其“高級開發(fā)項目”業(yè)務(wù)部門拆分為兩個單位,一個專注于空間系統(tǒng),,包括其軌道空間站,;另一個只專注于月球相關(guān),。
據(jù) arstechnica 消息,,藍色起源將向 NASA 推銷其“煉金術(shù)”,為 NASA 登月計劃 Artemis 提供支持,。
有吃瓜網(wǎng)友調(diào)侃:
只要藍色起源不強制用自家的運載火箭,,應(yīng)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(fā)射前最后一步:火箭助推器原型的發(fā)動機靜態(tài)點火測試成功,。
不過關(guān)于 ISRU 技術(shù),,他們最近尚無什么公開消息。
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(guān)技術(shù),,馬斯克曾回復(fù)稱:可能在一年之內(nèi)(2021 年)開始。
不知道貝索斯和馬斯克,,誰能先實現(xiàn)月球旅行的夢想,。
還是說,最后這兩位一個提供運載火箭,,一個提供基建技術(shù)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
本文來自微信公眾號:量子位 (ID:QbitAI),作者:Alex
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