人類到哪里都離不開水，太空中也不例外。現在，空間站中宇航員的飲用水仍然產自地球，使用火箭運送補給，運費比成本高得多。從地球運水，顯然無法滿足路遠、人多的月球基地等未來太空設施的運轉需求。
科學家說，月球、小行星等天體上有豐富的水資源，那里的水既能為宇航員提供生命支持，又可以分解成氫和氧，作為燃料給路過的航天器「加油」。
可是，太空中的水該怎樣開采？是不是要把地球上的機器運過去打口井？美國國家航空航天局（NASA）打算怎樣解決這一難題？
用好太陽能，月球融水冰
今年，美國Transastra公司和科羅拉多礦業學院的喬治·索沃斯領導的研究小組各有一個旨在開采月球水資源的項目，已獲得NASA創新先進概念（NIAC）計劃的資助，該計劃旨在刺激開發有可能改變「遊戲規則」的新興航天技術。
Transastra公司的項目名為「月球極地推進劑開采前哨站（LPMO）」，其獲得NIAC的一階段資助，開始早期概念研究。LPMO或許能為開發月球極地隕石坑中巨大的水冰儲備，提供一個可行的方案。
隕石坑中之所以有大量的水冰，是因為那里地勢低窪，終日不見太陽，溫度極低。但是，隕石坑的邊緣卻是終日陽光普照。事實上，這些坑並不深，從底部到頂部只有100米左右。因此，Transastra公司的研究團隊設想在隕石坑中建立采水基地，插上很多百米高的桅杆，頂部安裝太陽能電池陣列，為基地提供無窮無盡的能源。由於月球表面的重力很小，不必擔心電池將桅杆壓彎。
具體的采水則由電動漫遊車完成。它們在冰面來回漫步，向下發射由無線電、微波和紅外線組合而成的特殊射線，通過輻射使水冰蒸發，同時用冷凝方法回收。研究人員認為，漫遊車可由NASA巨大的「空間發射系統」（SLS）火箭或「藍色起源」公司的新格倫火箭發射，重量在2—5噸之間，每年能開采相當於自身質量20—100倍的水。
Transastra公司研究人員認為，LPMO將大大降低建立和維護一個巨大的月球極地基地的成本，該前哨站可以作為美國月球產業化的灘頭陣地，首要就是建設「月球旅館」，開展太空旅遊。
如果說LPMO需要將太陽能轉變為電能再轉化為輻射，索沃斯的項目則是直接利用太陽光的熱量。今年6月，他在NASA未來空間行動（FISO）工作組的一次演講闡述了他的「熱采水」方案，即在月球極地隕石坑邊緣安裝定日鏡（跟蹤太陽運動的鏡子），將太陽光反射到水冰上裝有光學設備的聚熱裝置頂部，使水冰蒸發進而回收。
索沃斯團隊相信，這一概念具有巨大的潛力，有望從月球永久陰影區域提取生產推進劑的工業用水。
罩住小行星，蒸餾內部水
除了開采月球水冰，Transastra公司還有一個從小行星上取水的項目，也獲得了NIAC資助，其原理與索沃斯團隊提出的方案類似，即利用集中的陽光使水從小行星中蒸發。
不同的是，該項目需要太空飛船直接將小行星捕獲，然後用特殊的「罩子」把它包起來，之後引導陽光集中照射小行星的某些部位，通過強烈的熱量使其表面的岩石剝落，內藏的水冰迅速蒸發，同時被冷凝回收。
該項目已經進入第三階段，也就是要完成演示任務的所有準備。Transastra公司計劃在21世紀20年代早期開展演示任務，即向近地軌道發射一個250公斤左右的、代號「迷你蜜蜂」的概念飛行器，同時將一顆很小的模擬小行星送入太空，供「迷你蜜蜂」開展采水實驗。Transastra公司披露，完成「迷你蜜蜂」演示任務需要大約1000萬美元。如果成功，其將推出更大的「蜜蜂」和「蜂王」飛行器。「蜂王」的目標是能夠捕獲40米直徑的小行星並「蒸餾取水」。
Transastra公司「迷你蜜蜂」演示任務（構想圖）。圖片來源：Transastra公司網站
不過，捕獲小行星是「蜜蜂」系列飛行器面臨的最大技術難題，其計劃使用充氣的「罩子」直接包住小行星，而小行星很可能會旋轉，因此飛行器在捕獲之前必須與其同步旋轉，捕獲之後再用支柱固定小行星，使它慢慢消旋。因此，旋轉非常慢的小行星是理想的目標。
太空中的水資源有多重要？Transastra公司創始人兼首席執行官喬爾·塞塞爾說：「水將成為太空工業化的石油。」
然而，從NASA資助的這些項目看，要想得到太空水，打井或許不如太陽能好用。
（來源：科技日報 記者 胡定坤）
來源：cnBeta
