宇航员未来登月或许能少带几吨设备了。NAS克利夫兰格伦研究中心最近测试的一种新材料,可能让"就地取材"从科幻变成工程方案——把月球岩石熔了,直接提取金属和氧气。
这项研究源于NASA的太空技术研究生研究机会项目。当时还在读博的Kevin Yu(现就职于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室)与格伦研究中心的材料研究工程师Jamesa Stokes合作,研究各种物质与液化月尘的反应。
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月尘熔融后的腐蚀性远超想象。"你可以叫它岩浆,本质就是粉碎后熔化的岩石,"Yu描述道,"腐蚀性极强,常规耐热材料很快就会被蚀穿。"
研究进行到第六个月时,两人意外撞上了完全未知的领域。他们将模拟月壤与氧化钪混合,用高温炉热处理,结果生成了一种数据库里找不到的物质——X射线分析比对超过100万种已知物质,无一匹配。
团队从零开始测定其化学成分。实验室里,他们用特殊研磨设备将八种基础氧化物在乙醇中粉碎混合,再送入超过2900华氏度(约1593摄氏度)的炉中烘烤。Yu形容这种粉末"外观很酷,进去时是粉红色,像草莓牛奶",自带颜色指示功能——反应完成后变为浅米色或棕褐色,"你就知道反应按预期进行了"。
关键性能验证:这种新材料不会被熔融月尘快速腐蚀,且能承受高达厨房烤箱六倍的温度。虽然原料氧化钪价格不菲,但比这类高温工艺常用的铂金便宜得多。
两项直接应用前景:一是用于月球资源提取设备的管道或熔池内衬;二是作为喷气发动机内部零件的保护涂层——高温腐蚀环境的需求是共通的。
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