一座废弃的矿井重新敞开了大门——但不是为了矿工，而是为了科学家。
韩国地质资源研究院（KIGAM）正在将太白市的一处前煤矿改造为一个研究设施，用于测试和验证月球资源提取技术。该计划包括与太白市合作，将该场地改造成一个大型的空间技术演示综合体。
太白市曾以其煤炭产量闻名。当煤炭主导韩国能源结构时，该市供应了全国约30%的总产量，并赢得了“黑金之城”的称号。
但随着能源格局的转变，它的矿井一家接一家地关闭。这一关闭促使该市寻求新的振兴之路。科学家们在这些废弃的矿井中看到了潜力，将它们重新定义为可以模拟月球条件的实验场地。
KIGAM空间资源勘探与利用中心主任金敬子博士解释了该团队为何选择一座废弃的矿井作为新的研究和演示设施：“月球的地下区域和洞穴相对可以屏蔽辐射和陨石撞击，因此它们是未来月球基地的主要候选地。地球上的废弃矿井可以复制这些条件，并成为我们所需技术的理想试验场，”她说。“煤矿永恒的黑暗和稳定的温度非常接近月球表面之下的无阳光环境。”
金博士还强调了重复利用现有基础设施的成本效益。“如果我们没有这样的场地，我们就必须建造一个专用设施，这将消耗大量的能源和资源。因为基本结构已经到位，并且可以进行最小程度的改造，所以我们可以节省资金和材料。”
科学家们梦想着开采月球资源
在矿井中工作的研究人员将专注于演示一系列从月球直接提取和利用资源的技术。
据信，月球蕴藏着地球上稀缺的关键资源。一个典型的例子是氦-3，它常被誉为未来潜在的清洁能源。使用氘和氦-3的聚变反应几乎不产生放射性废物，这使得氦-3成为环保能源的潜在来源。虽然地球上氦-3的含量仅为微量，但月球估计含有超过一百万吨。
KIGAM的一位官员解释说：“氦-3重量轻，占用空间小，因此与金属矿石相比，相对较小的体积就可以从月球运输大量氦-3，这使得它具有高度经济性。这是我们应该优先带回地球的资源。”
稀土元素是另一种可能在月球上找到的资源。它们对半导体、显示器和电池等行业至关重要。这些元素在地球上的分布不均，但在月球上却被认为相对丰富。KIGAM表示，他们正在努力开发定位和开采稀土矿藏的技术。
在月球上能够开采这些矿产之前，底层技术必须在模拟月球环境的条件下得到验证。KIGAM正与多家国内研究机构合作，设计先进的月球勘探和开采设备和方法。
去年3月，该研究所在废弃的咸太矿井中演示了几种关键的原位资源开发设备。此次活动被宣布为世界上首次利用废弃矿井作为试验场，以严格评估月球资源开采作业的可行性和安全性。
一个亮点是设计用于月球表面行走和分析土壤的月球漫游车。该车辆可以在勘探地形的同时钻探地下收集样本。另一辆KIGAM的样车漫游车配备了激光诱导击穿光谱（LIBS）系统。
LIBS可以通过发射强激光并分析产生的等离子体光，实时识别50多种元素的成分和浓度。
在一次现场演示中，漫游车在模拟的月球景观上行驶，收集土壤，并使用LIBS分析其构成。未来，LIBS预计将与伽马射线光谱仪（KGRS）一起使用，绘制全面的月球资源地图。KIGAM已经使用KGRS在韩国首个月球轨道飞行器“月球探测器”（Danuri）上绘制了月球表面的元素地图。
除了采矿，原地资源利用（ISRU）技术的研发也在加速，这些技术将使宇航员能够在月球上生产重要的补给品。在该矿井，KIGAM演示了一种用于从月壤中提取水或氧气等必需品的资源提取器。
该设备将太阳能集中起来将土壤加热到极高的温度，从而在分子层面分解土壤并释放出可用物质。在测试中，它实时检测到了氢、氧和氩。金博士指出：“有了这项技术，我们可以识别原子量小于200的任何物质。”
其他许多对太空资源开发至关核心的技术也将在此地展示。
这些技术范围广泛，包括用于探测矿物并在低月球轨道提供通信的立方星、用于连续探测器供电的热管反应堆以及月球表面的无线供电系统。
学分：KIGAM
合作伙伴包括韩国原子能研究院（KAERI）、韩国电机研究所（KERI）、韩国标准科学研究院（KRISS）和韩国能源研究所（KIER）。
然而，研究人员警告说，在矿井内复制月球环境仍然需要付出巨大的努力。KIGAM的一位官员解释说：“我们仍然在地球上，区别首先体现在重力上。”他们补充说：“我们的目标是通过在中心安装零重力舱或真空泵，使环境更接近真实的月球条件。”
KIGAM计划在2029年前与政府资助的研究机构和私营公司合作，完成约10项主要勘探设备的开发。
KIGAM总裁李平九博士说：“我感到非常欣慰的是，在我们曾经挖掘煤炭以推动我国经济增长的同一个地方，我们现在正在进行一项研究，目标是将氦-3从月球带回地球，可能作为2100年左右的聚变燃料。”
本报道是与《趣味科学韩国》的同事合作制作的。
