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用月壤实现太阳能发电,人类离「定居月球」又近一步,来自贝索斯蓝色起源

2023-02-26
来源:量子位

用月球表面土壤搞太阳能发电?!

你没听错,有人用这种材料做出了太阳能电池,人类朝“在月亮上搞基建”又前进一步。

这个“幕后使者”,既非马斯克的 SpaceX,也非 NASA,抑或专门的电池能源公司 —— 而是长期被诟病“慢半拍”的贝索斯旗下商业太空公司:蓝色起源。

准确来说,制造电池用的不算真月壤,它是一种与之化学成分相似的材料,名曰“雷石模拟物”(regolith simulants)。

用此材料,不仅能提取出做电池的硅,还能产生人类生存离不开的氧气。

而且单靠这一种材料就能搞定,没有碳排放,没有毒气;和目前提纯硅的经典方法相比,堪称环保卫士。

这让不少围观网友也竖起大拇指:

无论如何,这确实是一个重要飞跃,用类月壤材质实现这种水平的工艺,还是前所未有的。

1600℃下的「炼金」

据蓝色起源介绍,他们的这种自研工艺叫“蓝色炼金术”。(这名字取得还挺有水平)

简而言之,就是对原材料进行高温电解,提取并分离出硅、铁、铝等高纯度物质。

一方面,需要把原材料加热到 1600 摄氏度以上,使其熔融。(确实有炼金那味儿了)

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另一方面,还得给反应堆加上击穿电流,在提高反应的效率的同时,可以尽量降低能源消耗。

随着反应进行,熔融材料将依次产生铁、硅,最后是铝。这些生成的材料,将通过专有的运输子系统,以可控、高效的方式分离传送。

对于金属铝来说,高温电解算是必不可少的冶炼过程,因为铝在常温下难以电解,高温可以加强铝的离子化反应。

对于硅来说,高温电解有助于提纯。蓝色起源称,他们“炼”出来的硅纯度高达 99.999%,能做出高效的太阳能电池。

值得一提的是,除了固体,反应还会产氧气,并且能单独分离出来。

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△ 图中小气泡就是氧气

而且这还没完,电解副产品还能接着用,比如制造太阳能电池表面的覆盖玻璃。

由于月球环境恶劣,如果没有表面玻璃保护的话,太阳能电池只能维持几天;而有了这层保护的话,电池在月球上的使用寿命一下就能达到 10 年以上。

两年前就开始精进技术

其实自 2021 年起,蓝色起源就开始用这种月壤模拟物,制造太阳能电池和传输线。

据悉,经过同样的高温电解过程,还能生产用于建造栖息地或者其他器材的金属。

也就是说,通过这种技术,将来能直接利用月球上的资源,实现发电、盖房子、造机器……

按学术用语来说,叫原位资源利用 (in-situ resource utilization,ISRU)。

除了蓝色起源,有家叫 Lunar Resources 的公司,也在研发 ISRU 的相关技术,他们的 CTO 兼休斯顿大学物理学荣誉教授 Alex Ignatiev 表示:

10 年前,大家都在嘲笑搞 ISRU 的人;5 年前,大家终于不嘲笑了;而现在,大家都开始说,ISRU 技术很重要。

对 ISRU 引起重视的人群中,也包括 NASA。

他们正在计划重返月球,希望能在月球建立一些基础设施,让人能在这里呆更久。

虽说从地球上的实验室到真正到月球制造,还有很长的路要走,但这些研究成果都是关键的序章。

为了深入研究,蓝色起源最近将其“高级开发项目”业务部门拆分为两个单位,一个专注于空间系统,包括其轨道空间站;另一个只专注于月球相关。

据 arstechnica 消息,蓝色起源将向 NASA 推销其“炼金术”,为 NASA 登月计划 Artemis 提供支持。

有吃瓜网友调侃:

只要蓝色起源不强制用自家的运载火箭,应该还是可能成功的。

目前 NASA 登月计划的登月舱唯一承包商,是马斯克的 SpaceX。

说到 SpaceX,上周他们星舰刚完成了轨道发射前最后一步:火箭助推器原型的发动机静态点火测试成功。

不过关于 ISRU 技术,他们最近尚无什么公开消息。

但话说回来,早在 3 年前,有人问 SpaceX 打算从何时开始搞 ISRU 相关技术,马斯克曾回复称:可能在一年之内(2021 年)开始。

不知道贝索斯和马斯克,谁能先实现月球旅行的梦想。

还是说,最后这两位一个提供运载火箭,一个提供基建技术呢?

参考链接:

[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

本文来自微信公众号:量子位 (ID:QbitAI),作者:Alex




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