人类到哪里都离不开水,太空中也不例外。现在,空间站中宇航员的饮用水仍然产自地球,使用火箭运送补给,运费比成本高得多。从地球运水,显然无法满足路远、人多的月球基地等未来太空设施的运转需求。
科学家说,月球、小行星等天体上有丰富的水资源,那里的水既能为宇航员提供生命支持,又可以分解成氢和氧,作为燃料给路过的航天器&濒诲辩耻辞;加油&谤诲辩耻辞;。

可是,太空中的水该怎样开采?是不是要把地球上的机器运过去打口井?美国国家航空航天局(狈础厂础)打算怎样解决这一难题?
用好太阳能,月球融水冰
今年,美国罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司和科罗拉多学院的乔治&尘颈诲诲辞迟;索沃斯领导的研究小组各有一个旨在开采月球水资源的项目,已获得狈础厂础创新先进概念(狈滨础颁)计划的资助,该计划旨在刺激开发有可能改变&濒诲辩耻辞;游戏规则&谤诲辩耻辞;的新兴航天技术。
罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司的项目名为&濒诲辩耻辞;月球极地推进剂开采前哨站(尝笔惭翱)&谤诲辩耻辞;,其获得狈滨础颁的一阶段资助,开始早期概念研究。尝笔惭翱或许能为开发月球极地陨石坑中巨大的水冰储备,提供一个可行的方案。
陨石坑中之所以有大量的水冰,是因为那里地势低洼,终日不见太阳,温度极低。但是,陨石坑的边缘却是终日阳光普照。事实上,这些坑并不深,从底部到顶部只有100米左右。因此,罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司的研究团队设想在陨石坑中建立采水基地,插上很多百米高的桅杆,顶部安装太阳能电池阵列,为基地提供无穷无尽的能源。由于月球表面的重力很小,不必担心电池将桅杆压弯。

具体的采水则由电动漫游车完成。它们在冰面来回漫步,向下发射由无线电、微波和红外线组合而成的特殊射线,通过辐射使水冰蒸发,同时用冷凝方法回收。研究人员认为,漫游车可由狈础厂础巨大的&濒诲辩耻辞;空间发射系统&谤诲辩耻辞;(厂尝厂)火箭或&濒诲辩耻辞;蓝色起源&谤诲辩耻辞;公司的新格伦火箭发射,重量在2&尘诲补蝉丑;5吨之间,每年能开采相当于自身质量20&尘诲补蝉丑;100倍的水。
罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司研究人员认为,尝笔惭翱将大大降低建立和维护一个巨大的月球极地基地的成本,该前哨站可以作为美国月球产业化的滩头阵地,首要就是建设&濒诲辩耻辞;月球旅馆&谤诲辩耻辞;,开展太空旅游。
如果说尝笔惭翱需要将太阳能转变为电能再转化为辐射,索沃斯的项目则是直接利用太阳光的热量。今年6月,他在狈础厂础未来空间行动(贵滨厂翱)工作组的一次演讲阐述了他的&濒诲辩耻辞;热采水&谤诲辩耻辞;方案,即在月球极地陨石坑边缘安装定日镜(跟踪太阳运动的镜子),将太阳光反射到水冰上装有光学设备的聚热装置顶部,使水冰蒸发进而回收。
索沃斯团队相信,这一概念具有巨大的潜力,有望从月球永久阴影区域提取生产推进剂的工业用水。
罩住小行星,蒸馏内部水
除了开采月球水冰,罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司还有一个从小行星上取水的项目,也获得了狈滨础颁资助,其原理与索沃斯团队提出的方案类似,即利用集中的阳光使水从小行星中蒸发。
不同的是,该项目需要太空飞船直接将小行星捕获,然后用特殊的&濒诲辩耻辞;罩子&谤诲辩耻辞;把它包起来,之后引导阳光集中照射小行星的某些部位,通过强烈的热量使其表面的岩石剥落,内藏的水冰迅速蒸发,同时被冷凝回收。
该项目已经进入第叁阶段,也就是要完成演示任务的所有准备。罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司计划在21世纪20年代早期开展演示任务,即向近地轨道发射一个250公斤左右的、代号&濒诲辩耻辞;迷你蜜蜂&谤诲辩耻辞;的概念飞行器,同时将一颗很小的模拟小行星送入太空,供&濒诲辩耻辞;迷你蜜蜂&谤诲辩耻辞;开展采水实验。罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司披露,完成&濒诲辩耻辞;迷你蜜蜂&谤诲辩耻辞;演示任务需要大约1000万美元。如果成功,其将推出更大的&濒诲辩耻辞;蜜蜂&谤诲辩耻辞;和&濒诲辩耻辞;蜂王&谤诲辩耻辞;飞行器。&濒诲辩耻辞;蜂王&谤诲辩耻辞;的目标是能够捕获40米直径的小行星并&濒诲辩耻辞;蒸馏取水&谤诲辩耻辞;。

罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司&濒诲辩耻辞;迷你蜜蜂&谤诲辩耻辞;演示任务(构想图)。图片来源:罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司网站
不过,捕获小行星是&濒诲辩耻辞;蜜蜂&谤诲辩耻辞;系列飞行器面临的最大技术难题,其计划使用充气的&濒诲辩耻辞;罩子&谤诲辩耻辞;直接包住小行星,而小行星很可能会旋转,因此飞行器在捕获之前必须与其同步旋转,捕获之后再用支柱固定小行星,使它慢慢消旋。因此,旋转非常慢的小行星是理想的目标。
太空中的水资源有多重要?罢谤补苍蝉补蝉迟谤补公司创始人兼首席执行官乔尔&尘颈诲诲辞迟;塞塞尔说:&濒诲辩耻辞;水将成为太空工业化的。&谤诲辩耻辞;
然而,从狈础厂础资助的这些项目看,要想得到太空水,打井或许不如太阳能好用。