月球上的钛是否容易获取？

能在月球上开采资源是人类进入太阳系的关键一步。地球上被认为具有一定价值的钛，在月球上则是最常见的资源之一。月球采矿设施正在从资源丰富的静海东部火山土壤中获取氧气钛是在航空航天和纳米技术等多个行业中一直使用较多的金属之一，但国际上每吨钛的价格非常昂贵。那么，我们能否利用“月球”上的钛为地球提供更多这种有价值的材料呢？近日，瑞典乌普萨拉大学的研究人员在发表在European Geologist的文章中研究了这个问题。钛在宇宙的众多元素中排名第九，因此在月球上储量丰富这不足为奇。月球上的大部分钛都被包含在一种叫做钛铁矿的矿物中，这种矿物在地球上也较为常见，每公吨只需要390美元左右。阿波罗17号宇航员着陆并采集样本的地方在月球被称为“静海”，静海是一个非常大的撞击坑，它被玄武岩流填满，部分被月球的“土壤”风化层覆盖。阿波罗在静海采集到的玄武岩被称为“Hi-Ti玄武岩”，显示出比月球其他玄武岩更高的Ti含量，这些岩石中钛铁矿特别丰富，可以占到岩石体积的20%。为了准确得到月球上该位置潜在的钛含量，发表于European Geologist这篇文章的主要作者Renaud Merle等人研究了两种不同百分比的样品，一般风化层中3%占比和阿波罗宇航员取样玄武岩中15%占比的钛铁矿。然后，他们将月球上该地区一个矿山的钛潜在产量，与世界上钛矿产量最高的矿山之一挪威Tellnes矿山进行了比较。Tellnes位于世界上钛储量最丰富的地区之一，估计可开采量为5.75亿吨。它每年经常生产75万吨钛铁矿，约占全球钛产量的5%。虽然与静海的规模相比，它的规模显得微不足道，但高达18%的二氧化钛占比意味着它具有很高的总产量，因此可以作为与月球矿山产量相比较的基准。目前，Tellnes的矿井操作作业包括一台大型挖掘机，以及一组六辆采矿自卸卡车。以世界上最大的矿山设备生产厂家Caterpillar公司制造的挖掘机和自卸卡车重量计算，这代表将近2500吨材料需要被运往月球。将这些机器运送到月球将需要大约250次中国长征5号火箭发射，或44次火箭土星5号发射，与建造国际空间站所需的42次发射相当。设备在月球上运行，就必须需要动力。目前为这些巨型机器提供动力的大型柴油发动机在月球上不是一个好的选择。在地球上，运行7台机器所需的总功率约为11mw，研究人员认为太阳能和核能的结合可以满足这一要求。如果一切就绪，通电并运行，这样的挖矿操作会有效率会有多高？有多种方法可以衡量，最直观的就是观察钛的总产量。根据研究者的计算，预计开采率约为每年500千吨，这大概是Tellnes矿山产量的三分之二，而且想要达到这一水平需要20年左右的时间。在20年的时间中，技术和材料的使用都会发生很大变化，所以这篇文章并没有给出一个令人信服的理由，特别是在地球上的矿山可以迅速扩大产量，以满足日益增长的地球需求情况下，说明为什么在月球开采钛可以作为一种有益于经济发展的解决方案。但是，在月球采矿确实有一个额外的优势，就是钛铁矿的分解过程中会同时释放氧气。从火箭燃料到可呼吸的空气，氧气都是必需品。因此，早期的月球采矿工作可能不会专门针对钛，而是将重点放在钛铁矿中含有的氧气上，更有价值的钛反而是作为副产品带回地球。用3D打印机制作的钛格子球的特写。根据欧洲航天局的说法，这些空心球体具有“复杂的外部几何形状，无法用通常的制造工艺制造” 正如作者在文章中指出的那样，在未来10年内，类似这样的项目想被实施是难以实现的。但在那之前，科技将继续发展，直到有一天，有人会在月球上开采出第一块钛。