有了火星的空气、泥土和阳光,应该有可能在火星上炼铁

当第一批人类到达火星时,他们可能会生活在提前在那里的栖息地或由他们的着陆器制成的住所中。 然而,最终,如果人们要大量定居在火星上,他们将需要自给自足。 澳大利亚墨尔本斯威本大学的一组研究人员正在寻找实现这一目标的方法。 他们的目标是就地利用地球上的资源,为建造火星城市所需的材料提供解决方案。 他们提出了一项建议,仅使用地球上可用的金​​属来生产用于火星的金属。 这是同类中第一个专注于另一个世界的金属生产的详细研究。 它对月球上的殖民地也有进一步的影响。

当地球上有很多金属时,为什么要在火星上制造金属,尤其是铁? 这是经济和可及性的问题。 从地球发射太空是昂贵的。 从地球引力井中取出东西的成本从每公斤有效载荷几千美元到每公斤近 60,000 美元不等。 如果有效载荷包含运往火星的人员和材料,那很快就会花掉。 当然,早期的任务将包含人们在这颗红色星球上生活所需的一切。 他们将运输食物、氧气供应等。 但是,对于长期的殖民地和科学基地来说,就地资源利用显然是未来的趋势。 它更便宜,从长远来看,更可持续。 而且,火星确实有资源供未来居民使用。

想想看。 火星上的殖民地需要房屋、实验室和设备来制造氧气和收集水、种植食物和制造燃料。 虽然一些塑料可以作为混合物的一部分,但定居者需要的大部分东西都需要金属。 而且,将它们从地球带来并不总是可能的。 小行星采矿也不太可能提供永久的答案。 至少短期内不会。 因此,“本地化”是最好的解决方案。

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火星上的就地资源利用

在澳大利亚,斯威本大学教授 Akbar Rhamdhani 和他的团队开始寻找在火星上生产金属的方法,最近发表了一篇 关于他们想法的论文. 基本上,在不假设这颗红色星球上存在金属沉积物的情况下,他们开发了一种工艺,可以从火星大气中提取经过处理的空气、表面的污垢和集中的阳光,并提出一种制造金属铁的方法。 太阳能为这种“冶炼”操作提供热源,而冷却的二氧化碳气体则提供碳。 一氧化碳本身是火星大气中氧气产生的副产品。 我们已经知道可以通过人工方式在火星上产生氧气。 毅力号火星车的火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)已经完成了这项工作。 它是地球上人们需要的制氧设备的原型。

火星
MOXIE 装置正被放入恒心漫游车中。 由 NASA/JPL 提供。

考虑到 MOXIE 的这些资源和结果,Rhamdani 的团队提出了一种金属提取工艺,以及基于 MOXIE 设计的制氧设备。 整个组件将产生氧气和铁合金。 然后这些可以被塑造成火星殖民地基础设施所需的金属。

Rhamdhani 为未来的火星居民指出了由此产生的技术的许多用途。 他说:“我们希望在火星上开发一种真正利用原位资源的金属提取工艺——无需从地球带来反应物——以支持人类在火星上的进一步任务和发展。” “如果你想在火星上建造一些大型的东西,而不必花钱从地球发射所有东西(想想大型卫星、火星殖民地、加油站等等),这可能是一个非常有价值的过程。”

从理论到现实

团队的下一步是与 联邦科学与工业研究组织 (CSIRO),这是澳大利亚的国家科学局。 他们将进一步开发这项技术,这在火星之外可能非常有用。 根据斯威本航天技术研究所所长艾伦·达菲的说法,这项研究是 CSIRO 对月球和火星任务的更大支持的一部分。 “他们将需要利用月球和火星的资源来实现这一目标,”他说。 “我们正在利用斯威本在资源提取和加工方面的专业知识和行业合作伙伴关系,帮助实现 NASA 的宇航员在红色星球上行走的愿景更容易一些。 这项工作是金属加工的一小步,它可以为人类建设外星世界带来巨大的飞跃。”

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