自從1994年克萊門汀號航天器在月球上發現水冰以來，人們對重返月球的前景充滿了興奮。 水冰沉積物位于月球的兩極，隱藏在永遠沒有陽光的火山口深處。那么，該如何開采和處理月球上的水呢?

現在所提議的是開采月球水資源并將其分解，就像我們在地球上對石油和天然氣所做的那樣。在太空中開采和使用資源的技術有一個技術名稱：原地資源利用。雖然氧氣在月球上并不稀缺，約40%的月球礦物由氧氣組成，但氫氣肯定是稀缺的。氫氣作為一種還原劑和燃料是非常有用的。月球的礦物中蘊藏著大量的氧氣，但它需要氫氣或其他還原劑才能被釋放出來。

鈦鐵礦是一種鐵和鈦的氧化物，是月球上的一種常見礦物。用氫氣將其加熱到1000攝氏度左右，可將其還原為水、金屬鐵和氧化鈦。水可以被電解成氫氣，它可以被循環利用，讓氧氣可以有效地從鈦鐵礦中釋放出來。

但也出現了其他更務實的問題。我們如何獲取這些埋在月球表面附近的水冰資源?它們隱藏在沒有陽光的深坑中，溫度約為40開爾文，或-233攝氏度。在這樣的低溫下，我們沒有進行大規模采礦作業的經驗。美國宇航局噴氣推進實驗室的一項提案設想將陽光從月球山峰的上巨大反射器反射進入火山口。

這些巨大的反射鏡必須從地球上運輸，降落到這些山峰上，并進行安裝和遠程控制，以照亮這些深坑。然后，機器人采礦車可以冒險進入現在被照亮的深坑，利用反射的太陽能回收水冰。水冰可以通過直接的熱能或微波加熱升 華為 水蒸氣來回收，由于其熱容量高，這將消耗大量的能量，而這些能量必須由反射鏡提供。或者，它可以被物理地挖出來，然后在更溫和的溫度下融化。回收水后，需要將其電解成氫氣和氧氣。為了儲存它們，它們應該被液化，以獲得最小的儲存罐容積。

雖然氧氣很容易液化，但氫氣在30開爾文(-243攝氏度)和至少15巴的壓力下會液化。這需要額外的能量來液化氫氣，并保持其液體狀態而不沸騰。這種氫氣和氧氣必須在保持低溫的情況下運輸到其使用地點。

關鍵詞： 科學家 月球 基礎設施 天然氣