月球上的钛金属有多容易获取

开采月球资源是人类探索太阳系的关键一步。钛是月球上最常见的资源之一，也是地球上相对有价值的资源。

钛金属每吨价格高达 10,000 美元，是航空航天和纳米技术等各行各业中价值最高的金属之一。那么，我们能否利用月球上的钛为地球经济提供更多这种有价值的材料呢?这个问题是芬兰乌普萨拉大学研究人员的一篇论文的重点。

钛是宇宙中第九大常见元素，月球上储量丰富，这一点并不令人意外。月球上的大部分钛都包含在一种名为钛铁矿的矿物中，这种矿物在地球上也非常常见，每公吨的价格仅为 390 美元左右。钛铁矿占宁静海中一些岩石体积的 20%，阿波罗宇航员就是在宁静海降落并采集了样本。

为了确保准确代表月球该位置的潜在钛含量，发表在《欧洲地质学家》杂志上的一项新研究的作者Renaud Merle、Mikael Höök、Valentin Troll 和 Alexander Giegling 检查了两种不同浓度的钛铁矿——该地区的一般风化层为 3%，阿波罗宇航员采样的玄武岩为 15%。然后，他们将该地区矿山的潜在产量与他们家乡挪威的特尔内斯矿山进行了比较，后者是世界上产量最高的矿山之一。

泰尔内斯位于世界上最丰富的钛矿床之一之上，估计有 5.75 亿公吨可供开采。虽然与宁静海相比，它的规模显得微不足道，但其 TiO 2(二氧化钛——最常见的钛物质形式)浓度高达 18%，这意味着它可以说具有很高的终生产量，并且可以作为与月球矿产量进行比较的基准。重要的是，它每年定期生产 75 万吨钛铁矿，约占全球钛产量的 5%。

开采该矿需要一台大型挖掘机和六辆大型自卸卡车。总的来说，卡特彼勒制造的挖掘机和自卸卡车代表着将近 2,500 吨的材料运往月球。作者估计，这将需要 40 多次发射土星五号火箭——大约相当于建造国际空间站所需的次数。

一旦设备到达月球，它仍然需要供电。目前为这些庞大机器提供动力的大型柴油发动机在月球上并不是一个真正的选择。在地球上，运行所有七台机器所需的总功率约为 11 兆瓦，作者认为可以通过太阳能和核能的结合来满足这一要求。然而，他们没有提到足够大的电池会如何影响他们的重量计算。

那么，如果一切就绪、通电并运行，这样的采矿作业将有多有效?有几种方法可以衡量效率，但首先，让我们看看钛的总产量。作者计算出预期开采率约为每年 500 kt——约为 Tellnes 产量的 2/3——但应该注意的是，要达到这一水平需要长达 20 年的时间。

就技术和材料使用方面而言，20 年后很多事情都会发生变化，因此最终，本文未能令人信服地说明为什么开采钛矿作为一种经济的解决方案是有益的，特别是因为地球上的矿山可以迅速扩大其产量以满足日益增长的地球需求。

然而，采矿过程确实有一个额外的优势——分解钛铁矿以释放钛的同时，也会释放氧气，而氧气对于从火箭燃料到可呼吸空气等所有物质都是必需的。因此，早期的月球采矿工作可能不是专门针对钛，而是专注于钛铁矿中所含的氧气，并产生钛——表面上是地球上两种材料中更有价值的一种——作为副产品。

然而，正如作者在论文中指出的那样，未来 10 年内是否会开展此类项目值得怀疑。在此之前，技术将继续发展，直到有一天有人从月球上开采出第一批钛。一旦发生这种情况，这种宝贵的材料将在哪里最有用还有待观察。

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