科學家說,他們已經想出在火星上製造氧氣的潛在方法

2020-12-14 騰訊網

在一項可能需要5年才能完成的高賭注任務中,美國宇航局希望在2030年代將太空人送上火星。

/JPL-Caltech這張照片是由美國宇航局火星NAV_RIGHT_B號火星車好奇號在Sol 2573(2019-11-01T19:27:38.000Z)上拍攝的。

然而,在太空飛行器上輸送足夠的氧氣和燃料,以維持任務的時間長度,目前是行不通的。

美國宇航局計劃解決這個問題的方式是部署MOXIE,或火星氧氣在原地資源利用實驗。這個系統在7月發射的火星毅力號火星車上處於測試階段。該裝置將把構成紅色星球大氣中96%氣體的二氧化碳轉化為氧氣。

在火星上,氧氣只有大氣層的0.13%,而地球大氣的21%。

聖路易斯華盛頓大學的科學家現在說,他們可能已經想出另一種技術來補充MOXIE。

MOXIE系統基本上像一棵樹一樣產生氧氣——用泵拉動火星空氣,並使用電化學過程將兩個氧原子從每個二氧化碳分子(CO2)中分離。

維傑·拉馬尼和他的同事提出的實驗技術使用了一種完全不同的資源——火星表面下湖泊中的鹹水。

華盛頓大學能源、環境和化學工程系的傑出教授拉馬尼和他的同事們的研究發表在上周的PNAS雜誌上。

火星湖?

已知存在於火星上的水大部分是冰——無論是兩極還是火星的中層。然而,科學家兩年前探測到火星南部冰蓋表面下的鹹湖。最近的研究還發現了湖中更多的證據,並發現了附近一些較小的鹹水池。

"鹽水的存在是偶然的,因為它降低了水的冰點。你拿錢的,鹹的水,電解。我們的過程把水分成氫氣和氧氣,"拉馬尼說。

然而,新論文中提出的方法假定這些鹽水在火星上隨處可見,美國宇航局MOXIE首席研究員、麻省理工學院海斯塔克天文臺研究管理副主任麥可·赫希特說。

Hecht通過電子郵件表示:"目前沒有任何實質性證據表明,大量鹽水礦床存在,雖然可能有些存在冷凍形式,但我絕對不希望它們被找到液體。作者所忽略的是,雖然熔點可能是 - 70C,但火星上的霜點也在 -70C 左右,因此如果這些液體鹽水確實存在,它們最終只會蒸發(更準確地說,升華)。

赫克特說,有一天,水的電解對火星上的燃料生產很重要,但不一定像論文中所述那樣。

"普通冰...火星上很豐富,不難找到。也沒有任何理由不融化冰來取水,然後可以與二氧化碳共同結解,最終產生氧氣和甲烷作為燃料,"他通過電子郵件說。

拉馬尼稱他們的研究項目是"初步的",他的團隊專門從事海水電解。

"我們碰到了這些關於火星上鹹水礦床的報導,我們說為什麼不呢,"他說。

"我們沒有得到美國宇航局或任何與太空相關的項目的資金,但我們希望,如果我們得到足夠的牽引力,這項工作,那麼在未來,我們希望提出這個作為補充MOXIE和其他系統。

"我們希望在未來 10 年、15 年內,能夠推進我們的系統,使其具有競爭力。

測試 MOXIE

美國宇航局的MOXIE團隊將研究小而烤麵包機大小的版本在"毅力"號火星車上如何運作,並運用經驗教訓為機組人員任務開發一個更大、更強大的系統。

該實驗將幫助研究人員了解一些環境因素,包括沙塵暴、風和沙子,以及二氧化碳的溫度,如何影響MOXIE。科學家們還需要知道輻射如何影響其軟體。

火星上的一個全面的MOXIE系統可能比家用的爐子大一點,重約2200磅(1000公斤),幾乎和毅力本身一樣多。美國宇航局說,目前正在為在不久的將來開發一個原型。

赫克特說,美國宇航局的重點將放在從火星大氣層中提取氧氣上。他說,雖然冰將來可能有用,但它應該被視為一種礦物,在使用之前必須進行勘探、開採和提煉。更重要的是,火星上的冰主要在高緯度地區發現,而NASA並不是打算降落人類的地方,至少一開始是這樣。

"相比之下,從空氣中提取氧氣是很容易的,因為它無處不在,你不必去挖掘任何東西,這就是為什麼我們首先這樣做。

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