星际开发重要1环，我国实现氢炼铁可在火星炼钢，这才是星辰大海

根据相关报道，我国首创使用氢气炼铁工艺在内蒙古进入实际生产阶段，第一炉产铁156吨。该项目设计年产量30万吨，专门制造用于生产高端设备的高纯铁。

铁是宇宙中含量很高的一种元素，在整个宇宙中，铁的含量排在第6位，而且在岩石行星上丰度会进一步富集，在地球上铁的含量排在第4位。

钢铁是人类重要的建筑材料、核心工业原料。自然界中的铁基本上是以铁的氧化形式存在，通常为三氧化二铁和四氧化三铁。

要得到金属铁，就需要用化学还原方法置换。通常的情况下，提供还原剂的就是碳。

使用碳作为还原剂来炼铁，从人类几千年前进入铁器时代就开始了，到现代工业中使用高炉炼铁，虽然工艺形式发生了改变，但是原理仍然不变。

炼铁的高炉之所以看起来像一个烟囱那么高，就是因为里面需要放入铁矿石、焦炭、石灰石等材料按照顺序叠放。

碳燃烧以后先形成二氧化碳，二氧化碳和碳反应，形成一氧化碳，一氧化碳作为还原剂从氧化铁中置换出铁原子，在高温下形成铁水，从高炉的下部流出，其他杂质则以炉渣的形式排出。

高炉炼铁，铁水中会含有一定量的杂质，这些杂质中有一种非常有害的成分~硫。硫会让钢产生热脆性，降低焊缝强度。而硫的来源，50%以上是焦炭带来的。

用氢元素取代碳元素作为还原剂炼铁，因为没有焦炭带入的杂质，所以氢炼铁可以产出高纯铁。

以前不用氢去炼铁有几个原因。

氢气的制备困难，需要电解水，这需要消耗大量的电力，而电能又是由煤炭的热能转化来的。煤炭资源在地球上廉价、丰富容易开采，导致了使用氢气来炼钢铁，成本很高。

现在由于全球气候升温的影响，世界各国的目标是要控制碳中和，削减钢铁冶炼中的焦炭使用量，是削减碳排放的一个重要环节。

人类活动中向大气中排放的二氧化碳，电力生产（燃煤电站）占了36%，钢铁冶炼占了8%。

目前氢气的价格是每吨6万元人民币，采用氢来炼铁，成本是传统高炉的5倍以上。

所以，从目前的市场行情来看，在地球上用氢来炼铁不是很迫切，然而对于即将到来的外太空开发，用氢炼铁是必须的。

火星之所以表面看上去是红色的，就是因为岩石和土壤中含有大量的三氧化二铁。

虽然目前的火星勘测还没有找到大规模的铁矿，但根据火星表面的这个现象，可以认为火星上一定会有大规模的铁矿。

在火星和木星之间的小行星带上，有一个叫做16Psyche的小行星，其直径大概是226公里，科学家认为它可能是一个被剥离了岩石外壳的行星星核。

在行星早期，基本上是一个熔融的岩浆团，重金属物质包括铁都会沉到核心，所以越到岩石星球的核心，铁的含量就越高，地球的核心几乎就是一个纯的铁和镍的合金球。

16Psyche上面的铁的含量可能超过了50%。

假如人类永远待在地球表面不动，那么可以不关注太空中的矿物资源，但是一旦我们要进入宇宙空间，这就是人类眼光必须投射的地方。

如何从宇宙空间中提炼铁？

可以有几个选项。第一，开采出来，运输到地球冶炼。第二，就地冶炼。

第1个选项从成本上来说，是一个非常不合算的方法。

火星上建设建筑，最合理的方法是当地取材，当地加工。那么在火星取得钢铁唯一的可行性，就是用氢炼铁，因为在火星上可以肯定没有煤炭。

当然，从工艺流程上来说，用氢来炼铁制备成本取决于电力成本。

到2050年左右，中国每年产生的废钢炼铁，就可以满足全社会的需求。

所以，用氢炼铁的地方最适合的就是外星开发，这才是真正意义上的星辰大海。

在火星建造长期的基地，需要太阳能发电站或者聚变发电站提供能源，还需要炼钢厂、室内的作物培植基地。

太阳能发电站和室内作物培植，都是成熟技术，而氢冶炼补齐了三大技术环节中最后一个环节。

根据SpaceX公司的计算，廉价可重复使用运载火箭完成以后，从地球运一个人到火星往返的成本是50万美元，这已经是非常、非常廉价了。

因为现在把一个宇航员送往国际空间站，成本就要2,000万美元，这是俄罗斯联盟飞船开给美国宇航局的船票价格。

50万美元送人到火星，换算成运送建筑材料仍然是非常不合算的，因为一吨钢材毕竟只有1500美元左右。

当然，这50万美元里面不仅考虑了人体重量，还包括往返6个月维持生命所需要的成本。

按照最廉价的运输方式，运一吨钢铁到火星，运费最少也要150万美元。

也就是说，一吨钢材如果从地球上运到火星上，钢铁的购买成本是可以忽略不计的。

如果能够用氢在火星上炼铁，哪怕是成本比地球上高10倍、20倍，都是巨大的进步。

用氢来炼铁最直观的效果，就是外星基地的规模可以扩大10倍。

那么现在关键的问题是：火星上面有没有足够的氢？

从目前对于火星的勘探来看，火星上有足够的氢，因为火星上有冰。而且火星地表还在释放甲烷，一个甲烷分子由4个氢原子和一个碳原子组成。

在远古时期，火星上20%的表面覆盖着水，总量比整个北冰洋的水还要多。现在这些水虽然消失了，但是留下的远古河道可以证明水曾经存在过。

根据科学家估计，火星表面87%的水可能已经逃逸到了太空中，但是如果剩下13%的水仍然是非常丰富的。

火星水可能以地下水或者是地下冰的形式存在于火星的地表之下，或者是地下的岩石裂缝中。

一旦找到合适的水源，未来的火星城镇需要一套发电站、一套氢冶炼设备、一套室内栽培设备，就可以在自持的模式下持续扩张。