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科學家找到火星制氧新方法

新科技
TIME
2022-08-18 16:50
中國科學院
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  去年,美國宇航局(NASA)實現了科幻作家幾十年來的夢想:在火星上制造氧氣。NASA“毅力”號探測器上安裝的一個裝置,可將二氧化碳轉化為可供呼吸10分鐘的氧氣?,F在,物理學家說,他們已經構想出一種方法,在等離子體反應堆中使用電子束產生更多的氧氣。

  麻省理工學院實驗科學家Michael Hecht說,有朝一日,這項技術不僅可以幫助宇航員在這顆紅色星球上呼吸,還可以用于制造燃料和肥料。但是負責火星車上制氧設備的Hecht說,人們利用新方法搭便車到達我們的太陽“鄰居”之前,仍有許多挑戰需要克服。

  在2020年降落在杰澤羅隕石坑后,“毅力”號進行了火星氧氣原位資源利用實驗(MOXIE)。該實驗裝置吸入火星空氣,其中95%是二氧化碳。通過在電化學電池的兩個極性相反的電極之間注入電流,MOXIE可以將二氧化碳分解為一氧化碳和氧離子。最終氧離子相互結合產生氧氣。

  為了工作,MOXIE需要給火星空氣加壓并加熱,這就需要額外的部件來消耗能量,并導致其體積龐大。

  葡萄牙里斯本大學物理學家Vasco Guerra認為,等離子體反應堆可能是更好的方法。一束電子被加速到一個特定的能量水平,可以將二氧化碳分解成它的成分離子,或等離子體,就像MOXIE一樣。

  此外,等離子體反應堆非常適合火星大氣層,因為后者厚度是地球大氣層的1/100左右。Guerra說,在稀薄的空氣中制造和加速電子束要容易得多。

  在實驗室里,Guerra和同事將與火星壓力和成分相匹配的空氣注入金屬管中。與MOXIE不同,它們不需要壓縮或加熱空氣。然而,通過向反應室發射電子束,他們能將大約30%的空氣轉化為氧氣。研究小組8月16日在《應用物理雜志》報告說,他們估計這個裝置每小時可以產生大約14克氧氣,足夠支撐28分鐘的呼吸。

  Hecht指出,Guerra團隊仍然需要解決一些實際問題。他說,要想在火星上工作,等離子體設備需要一個便攜式電源和一個儲存氧氣的地方,所有這些都可能使它看起來不像MOXIE裝置那么笨重。Hecht說,如果航天機構愿意花費數百萬美元研發等離子體反應堆,就像NASA研發MOXIE那樣,這種方法就會成熟?!暗入x子技術沒有什么問題,只是它沒有MOXIE技術那么成熟?!彼f。


THE END
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