詹姆斯·卡彭特只需要一些假月球尘土。卡彭特是位于荷兰诺德韦克的欧洲航天局（ESA）的月球探测专家，他正在研究一种旨在寻找月球地下冰的钻头。他的团队最近从美国的一家商业供应商订购了半吨粉末状物质，以复制月球表面。但是，送来的东西却不是团队所期望的。“物理特性明显不同，”卡彭特说。
他的经历突显了人造太空土壤（称为模拟物）长期存在的问题：如何使其具有一致性和可靠性。但是现在，人们正在努力使该领域步入正轨。上个月，美国国家航空航天局成立了一个由其八个研究中心的科学家组成的团队，以分析现有模拟物的物理特性和可用性。而且，佛罗里达州一家小行星采矿公司首次生产出科学上精确的粉末，旨在代表四类小行星的表面。该公司于6月28日向美国国家航空航天局交付了第二批产品。
“美国国家航空航天局正试图征服模拟物的狂野西部，”奥兰多市中佛罗里达大学的行星科学家菲利普·梅茨格说。
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这些材料旨在模仿覆盖行星和小行星表面的尘埃和碎石混合物。工程师使用人造土壤来测试太空探索技术，例如钻头和漫游车，并确定宇航员是否可以通过将太空尘土送入3D打印机或通过压缩来制造结构。科学家使用模拟物来探索地质过程，例如岩石在太空中的风化方式。
关于尘土的真相
多年来，太空机构和研究小组倾向于根据需要使用灰烬和砂砾、沙子和碎砖，甚至玻璃珠的混合物来制造自己的人造土壤。这导致了土壤的野蛮增殖；仅月球模拟物就有30多种。“那里有很多人在没有地质学或材料加工背景的情况下创建自己的模拟物，”美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心（位于阿拉巴马州亨茨维尔）的地质学家詹妮弗·埃德蒙森说。
但是，没有人造土壤可以重新创造行星表面所有的物理和化学特性。为工程师开发用于驾驶漫游车的混合物可能非常不适合研究月球的地球化学特性。
印第安纳州圣母大学的月球科学家克莱夫·尼尔说，研究人员并不总是关注这些局限性。“我们在可以用于什么以及不能用于什么方面没有认证，”他说。“如果你把它用于错误的事情，最终会得到误导性的结果。”
2010年，一个月球科学家小组建议美国国家航空航天局开发一个数据库，研究人员可以使用该数据库来比较不同模拟物的特性，并为每种用途选择最佳的模拟物。但是该机构没有资金支持这样的项目。新的工作组旨在概述制作涵盖所有类型行星天体模拟物的数据库需要多少成本。“希望我们能够开发这个存储库，”美国国家航空航天局太阳系探索研究虚拟研究所副主任布拉德·贝利说，他常驻华盛顿特区。
该数据库将包括深空工业公司奥兰多办事处正在制造的四种新型小行星模拟物。美国国家航空航天局在未来两年内订购了五吨。每种模拟物都基于不同类型的陨石，称为碳质球粒陨石，据信这些陨石是小行星的碎片。
秘密配方
为了制造假小行星尘土，技术人员混合各种矿物质（包括从珠宝供应商处采购的抛光石——古铜辉石），将它们压缩成砖块，然后将其粉碎。“我们必须做一些基本上等同于在很长一段时间内用数千颗陨石撞击坚固岩石的事情，”该公司研发主管斯蒂芬·科维说。
深空工业公司在3月份向美国国家航空航天局交付了512公斤的第一种模拟物，并在6月份交付了532公斤的第二种模拟物。该机构计划将其用于诸如OSIRIS-REx的任务，这是一艘正在前往小行星以收集样本并将其带回地球的航天器。
在欧洲，卡彭特和他的同事仍在寻找他们完美的月球土壤，但他们已经放弃了商业订购。研究人员需要在德国科隆欧洲航天局宇航员训练中心建造计划中的月球栖息地，需要700吨土壤，他们正在更近的地方寻找。他们已决定研磨来自附近艾菲尔地区玄武岩矿的岩石。
本文经许可转载，并于2017年7月7日首次发表。