詹姆斯·卡彭特只需要一些假月球塵土。卡彭特是位於荷蘭諾德韋克的歐洲航天局（ESA）的月球探測專家，他正在研究一種旨在尋找月球地下冰的鑽頭。他的團隊最近從美國的一家商業供應商訂購了半噸粉末狀物質，以複製月球表面。但是，送來的東西卻不是團隊所期望的。“物理特性明顯不同，”卡彭特說。
他的經歷突顯了人造太空土壤（稱為模擬物）長期存在的問題：如何使其具有一致性和可靠性。但是現在，人們正在努力使該領域步入正軌。上個月，美國國家航空航天局成立了一個由其八個研究中心的科學家組成的團隊，以分析現有模擬物的物理特性和可用性。而且，佛羅里達州一家小行星採礦公司首次生產出科學上精確的粉末，旨在代表四類小行星的表面。該公司於6月28日向美國國家航空航天局交付了第二批產品。
“美國國家航空航天局正試圖征服模擬物的狂野西部，”奧蘭多市中佛羅里達大學的行星科學家菲利普·梅茨格說。
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這些材料旨在模仿覆蓋行星和小行星表面的塵埃和碎石混合物。工程師使用人造土壤來測試太空探索技術，例如鑽頭和漫遊車，並確定宇航員是否可以透過將太空塵土送入3D印表機或透過壓縮來製造結構。科學家使用模擬物來探索地質過程，例如岩石在太空中的風化方式。
關於塵土的真相
多年來，太空機構和研究小組傾向於根據需要使用灰燼和砂礫、沙子和碎磚，甚至玻璃珠的混合物來製造自己的人造土壤。這導致了土壤的野蠻增殖；僅月球模擬物就有30多種。“那裡有很多人在沒有地質學或材料加工背景的情況下建立自己的模擬物，”美國國家航空航天局馬歇爾太空飛行中心（位於阿拉巴馬州亨茨維爾）的地質學家詹妮弗·埃德蒙森說。
但是，沒有人造土壤可以重新創造行星表面所有的物理和化學特性。為工程師開發用於駕駛漫遊車的混合物可能非常不適合研究月球的地球化學特性。
印第安納州聖母大學的月球科學家克萊夫·尼爾說，研究人員並不總是關注這些侷限性。“我們在可以用於什麼以及不能用於什麼方面沒有認證，”他說。“如果你把它用於錯誤的事情，最終會得到誤導性的結果。”
2010年，一個月球科學家小組建議美國國家航空航天局開發一個數據庫，研究人員可以使用該資料庫來比較不同模擬物的特性，併為每種用途選擇最佳的模擬物。但是該機構沒有資金支援這樣的專案。新的工作組旨在概述製作涵蓋所有型別行星天體模擬物的資料庫需要多少成本。“希望我們能夠開發這個儲存庫，”美國國家航空航天局太陽系探索研究虛擬研究所副主任布拉德·貝利說，他常駐華盛頓特區。
該資料庫將包括深空工業公司奧蘭多辦事處正在製造的四種新型小行星模擬物。美國國家航空航天局在未來兩年內訂購了五噸。每種模擬物都基於不同型別的隕石，稱為碳質球粒隕石，據信這些隕石是小行星的碎片。
秘密配方
為了製造假小行星塵土，技術人員混合各種礦物質（包括從珠寶供應商處採購的拋光石——古銅輝石），將它們壓縮成磚塊，然後將其粉碎。“我們必須做一些基本上等同於在很長一段時間內用數千顆隕石撞擊堅固岩石的事情，”該公司研發主管斯蒂芬·科維說。
深空工業公司在3月份向美國國家航空航天局交付了512公斤的第一種模擬物，並在6月份交付了532公斤的第二種模擬物。該機構計劃將其用於諸如OSIRIS-REx的任務，這是一艘正在前往小行星以收集樣本並將其帶回地球的航天器。
在歐洲，卡彭特和他的同事仍在尋找他們完美的月球土壤，但他們已經放棄了商業訂購。研究人員需要在德國科隆歐洲航天局宇航員訓練中心建造計劃中的月球棲息地，需要700噸土壤，他們正在更近的地方尋找。他們已決定研磨來自附近艾菲爾地區玄武岩礦的岩石。
本文經許可轉載，並於2017年7月7日首次發表。