（2020-11-24）月亮上沒有水、沒有電、也沒有空氣，但不久的將來可能就會有了...
（2020-11-24）月亮上沒有水、沒有電、也沒有空氣，至少現在沒有，但不久的將來可能就會有了，航太專家們看好未來十年的月球開發。
美國太空總署NASA繼半世紀前阿波羅（Apollo）12位太空人登月後，現在阿特米思（Artemis）計劃之下，2024年將重返月球並建基地。歐洲太空總署ESA也計畫成立月球國際村，為十年後去火星鋪路。（註：阿特米思是女月神，是太陽神阿波羅的姐姐，都是宙斯的孩子。）
除了美歐，其他國家也會在月球軌道或地面進行研究。無論怎麼發展，水電與空氣的基礎建設都列為優先。
科學家早先就發現月球的南極向陽面有氫的痕跡，但不確定有水（H2O），這氫二氧一的化合物。向陽面經常日照，月球沒有大氣，水應該很快就蒸發了，但最近NASA的平流層紅外線天文台（SOFIA），探測出水的痕跡。
這個天文台是一架747飛機改裝的，以６微米的解析度探測出水的化學「指紋」，以前３微米則無法探測出羥基（hydroxyl）與水的區別。
至於水是怎麼來的，科學家推測可能是小殞石帶來的，而小殞石撞擊產生的熱，也可能把兩個羥基分子合成一個水分子；也因為熱量，會把產生的水困在一個筆尖大小的玻璃珠裡，這樣就把水保存下來。那水有少？科學家估計每一立方米，約有一瓶12英兩（0.34公斤）的水，如果有埋在地下的小水珠，那就更多了。
有了水，就可以在月球紮營，作為長久的基地，除了飲用及生活所需，還可以合成氧氣，甚至製造燃料，對火星與更遠的旅途，成為不可或缺的補給。但這些水如何取出，只有到月球實地觀測。NASA計畫在2022年底送一個機器人VIPER到月球南極，希望能畫出一個水源地圖供以後太空人參考。
開發水源不是一天兩天的事，但建立前哨基地所需的能源就比較單純，NASA要在月球、甚至未來在火星，安裝小型核能發電機，先在地球測試，拆開運送，到月球組裝就立刻有電可用。最初的目標是４部10千瓦的核電機，2026年裝在月球預計可用10年。NASA公開徵求民營公司參與，據稱已經有22家回應。
裂變式核電在地球上使用多年，不是新技術，但要小型輕便、利於運送，專家介紹了運作概念。低濃縮核燃料的核芯啟動小型核反應器，產生的熱能傳送到能源轉換系統，帶動引擎製造電能，配送到月球上需要的設備。引擎的設計是靠反應器的熱能驅動，不是傳統的內燃機，這種設計在散熱技術上是重要考量，來維持機件的正常運作溫度。
為什麼用核能？月球沒風、沒水（還沒有），唯一可以考慮的再生能源太陽能，專家也不認為可行。月球沒有大氣層與水氣做為屏障，讓光伏板裸露於太空，受到不確定的流星雨襲擊，加上月球地殼上火山等可能的震動，讓沈積的灰塵無法分解散去。何況月球上的黑夜長達14地球天，月亮一天是地球的27.32天。
美國NASA要在月球開發水電，歐洲太空總署ESA卻要在月球製造空氣，具體來說是氧氣，一方面供太空人呼吸，另一方面作為飛行燃料的補給，火箭的載重設計都可能因而改觀。氧氣從哪裡來？就在月球表面的灰沙裡，這種稱為「氧化岩屑」的灰沙，含有45%重量的氧。
一年前經ESA、蘇格蘭格拉斯哥大學、英國Metalysis公司合作的研究，可以從中提取96%的氧，餘下的去氧物質更可以做不同應用。ESA現在資助Metalysis九個月，研發一套完整的取氧、存氧、轉換呼吸空氣、以及製造火箭燃料的程序。這個程序一旦在月球上運作，取之不盡的原料，國際月球村就有希望開工了。
取氧是用牛津大學FFC技術，在900至1100°C之間的電化學處理，把氧化物作為陰極、碳作為陽極，放在氯化鈣的融槽裡，然後加電壓，當電壓偏向陰極，氧化物就會釋放氧離子到氯化鈣融鹽，而產生氧化鈣，進而從融鹽轉到陽極，產生一氧化碳與二氧化碳，理論上一個惰性的陽極可以用來製作氧氣。
開發月球在地資源，轉為基礎建設，成為飛行的補給站，讓往返地球越為便利。到那時候，我們舉頭望明月就不再覺得遙遠，不過三天的旅程，就能上月亮觀光去。這可能就是十年的事了...
本文取材自2020年11月22日「那福忠西海岸數位隨筆（179）」：月亮上的水、電、與空氣
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