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火星水资源获取:未来任务的技术研究

基于火星轨道器激光高度计(MOLA)的火星地形图,显示着陆器位置(改编自NASA/JPL-Caltech图像)。颜色显示

基于火星轨道器激光高度计(MOLA)的火星地形图,显示着陆器位置(改编自NASA/JPL-Caltech图像)。颜色显示海拔,从深蓝色(−8000米)到棕色(12,000米)。图片来源:空间研究进展(2026年)

2026 年《空间研究进展》期刊新文:评估未来火星任务的水资源获取技术,地下冰、土壤水与大气水成为关键选择

1. 研究背景

随着火星探索计划逐步从短期探测迈向长期居住,水资源已成为最核心的生命支持要素。

水可直接饮用,亦可制氧、制燃料与热管理。

早期研究已证实火星表层与地下存在冰、土壤含水以及大气水蒸气,但实际提取技术仍缺乏系统比较。

本研究——《Martian aqua: occurrence of water and appraisal of acquisition technologies》——首次在《Advances in Space Research》期刊上对火星潜在水源及其提取技术进行了横向评估,为后续人类定居提供技术可行性分析。

2. 核心发现

水源类型

主要技术

关键优势

限制与挑战

地下冰

冲击钻探 + 低温回收

长期稳定、储量大、可集中处理

需要高能耗、机械可靠性高、地形限制

土壤水

采土 + 加热/真空蒸发

低成本、可在基地内实现

低含水率、散布不均、能源需求高

大气水蒸气

低温冷凝/热泵

适用于极低温环境、可持续

水量极小、技术尚未成熟、需高效热源

地下冰被评为最具长期可行性的主水源,能够满足人类基地的持续水需求。

土壤水与大气水可作为紧急或偏远位置的补充供应,尤其在突发缺水情境下具有战略价值。

3. 技术评估维度

研究重点从能耗、规模化潜力和对不同火星环境的适配性三个维度展开。

能耗:地下冰提取需要数十千瓦时的钻探与制冰设备;土壤蒸发与大气冷凝则在低能耗或可再生能源支持下更为经济。

可扩展性:地下冰提取装置在大型基地可实现集中式运营,减少运输与物流成本;土壤与大气提取可通过模块化集成,在分散小站实现自给。

环境适配:火星日夜温差极大,研究指出冲击钻探与冷凝技术在极昼/极夜期间各具优势,需根据具体轨道与任务时机灵活部署。

4. 作者与观点

Vassilis Inglezakis 博士(英国斯特拉斯克莱德大学化学与工艺工程系)指出: “可靠的水获取能力是人类火星生存的根本。除了饮用水,它还能用来生产氧气和燃料,显著降低对地球补给的依赖。” “本研究首次对多种技术进行系统比较,并提出新型大气水收集方案,为在其他源不可及时提供了可行的替代方案。”

Inglezakis 博士强调,尽管火星仍有大量未探测区域,但对可用技术及其现实适用性的清晰认知将是支持长期任务与最终定居的关键。

5. 影响与展望

技术可行性的系统评估为未来火星探测与定居任务制定水资源规划提供了科学依据。

研究支持火星基地向“自给自足”与可持续发展的转型,降低对地球运输成本与风险。

“这项研究为未来深空探测任务提供了关键技术洞见,并助力其实现更高的自足与可持续性。”——Inglezakis 博士

勇编撰自论文"Martian Aqua: Occurrence of Water and Appraisal of Acquisition Technologies".Advances in Space Research.2026相关信息,文中配图若未特别标注出处,均来源于自绘或公开图库。