圖中是2013年連接到國際空間站外部的MISSE-8上的試驗樣品盤。這些樣本盤上盛著環氧樹脂離子液體的樣品（ionic liquid epoxy samples）。這些液體能夠幫助製造未來太空飛行器的複合材料低溫儲罐。 (Credits: NASA)
像圖中這種由離子液體基環氧樹脂(ionic liquid-based epoxy）和商業碳纖維(commercial carbon fibers)製成的複合包裝材料壓力罐馬上就要在阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心進行低溫和壓力測試。(Credits: NASA)
當你需要工具或者零件來改造房子的時候，你可以去最近的五金商店。但是太空旅行者們可享受不到這種奢侈品。他們在長途太空任務（例如火星任務）的過程中可能必須要自己動手製造工具和零件。在阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心裡，科學家和工程師們利用來自國際空間站的試驗數據進行液體研究，來研發可以在進行外太空探索的過程中用來製造方便的工具的液體。
材料國際空間站試驗（Materials International Space Station Experiments，MISSE）連接到空間站的外部已經十年了。在那裡，超過4000種材料暴露在惡劣的太空環境中，這其中包括一種叫做離子液體的特殊液體和一種新型環氧樹脂。科學家們目前正在研究這兩種液體是如何抵禦軌道外部環境的。這種類型的液體都具備較低的熔點，並不像普通化學物質一樣易燃。它們通常蒸氣壓很低，這意味著它們不容易蒸發，並且更容易保存在真空中。
「因為離子液體的獨特的化學性質，我們可以在它們的幫助下，使用類似烤麵包的溫度來在月球或者火星的土壤中提取金屬和氧。」馬歇爾中心的材料學家Laurel Karr 說，「被提取的金屬可以用作3D列印材料，而氧氣可以維持生命或用作推進力。
Karr 表示，離子液體可以用來溶解火星表面的風化層，無論是對人類還是機器人而言，探索者們通常用於探查火星的鑽頭壽命都會因此得以延長。
「我們鑽入行星或者小行星的表面來獲得地質研究的樣本，」 Karr說。「有了這種液體，我們可以獲取液體狀態的樣本，直接在鑽取現場進行化學研究。」
NASA對這些離子液體有興趣不僅因為它們對於探索任務的很多用途，還因為它們是環保的化學品。對比目前在地球上使用的提取貴金屬的方式，使用離子液體從礦物中提鍊金屬可以避免對環境造成不良影響。例如，按常規方法提取鎳需要在1350攝氏度的環境下使用硫酸來融化材料。因為酸的毒性，這種方式在封閉的太空飛行器裡是不切實際的，而離子液體可以在200攝氏度的隕石中提取鎳。
此外，科學家們也在探究另一種可能性——利用離子液體從空氣提取二氧化碳，將其分解成用於呼吸的氧氣和用於推進的甲烷，從而在太空中維持生命。許多種離子液體在經過過濾後或在電解或氫化後，甚至可以被製成有用的、可回收的材料，在太空中或地球上使用。
離子液體中讓人充滿興趣的一種是環氧樹脂。Richart Grugel ，馬歇爾中心的一位材料學家，已經和他的同事系統地研究了離子液體製成的環氧樹脂，發現它們非常堅固，能夠很好地結合碳纖維，還可以忍耐低極端的溫液氫液氧溫度。
2013年，在MISSE-8上對兩種不同類型的離子液體的環氧樹脂進行了試驗。在暴露在太空環境中暴露兩年以後，環氧樹脂恢復了原來的狀態後被太空飛行器「X空間龍」帶回地球。液體的測試樣本顯示出了經過太陽紫外線輻射而產生的陰影，但是並沒有裂縫，沒有脫開粘接，也沒有發現重量和粘連性的變化。
「這些屬性表明環氧樹脂可用於製造碳纖維複合材料低溫液體儲存罐，「Grugel說。「這種存儲罐會比目前用於發射太空飛行器的鋁製罐輕很多。」
細微裂痕會導致漏水，這是早期複合材料低溫存儲罐設計一直所面臨的挑戰。馬歇爾中心一直在進行關於複合包裝壓力罐（小型金屬罐子外面包裹離子液體環氧樹脂製成的商業碳纖維）的測試，目的是確認這種離子液體到底能否用於構建這種儲存罐，使它們更強韌。
「研究顯示，這種多功能液體不僅可以用於建造和修理去火星的太空飛行器，而且可以在到達火星後幫助我們維持生命，完成更多探索。」 Grugel 說。
正如MISSE試驗所證實的，科學是需要時間證明的，試驗樣本在被帶回地球之後的幾十年間一直在起作用。MISSE試驗成功地驗證了NASA、商業公司、美國國防部所使用的原材料的性能、穩定程度和長期耐受性。很多太空飛行器如今的安全運行需要感謝MISSE試驗，因為MISSE幫助這些太空飛行器選擇了最合適太空環境的材料。第一隊火星探索者也需要感謝MISSE，因為MISSE幫助他們找到創新型原料和操作方式，讓他們可以在火星維持生命。
Laurel Karr 和 Richard Grugel，兩位NASA馬歇爾太空飛行中心的材料學家，最近通過NASA TV播放的《空間站現場》（ Space Station Live）講述了國際太空站試驗中所運用的材料。這次調查著重探究了離子液體，這種液體很有可能運用於太空飛行器儲存罐的設計和在火星土壤中提取氧或者其他元素的有價值工具，是一種既神奇又環保的液體材料。(編輯：Kristine Rainey 翻譯：田喜粒 校核：汪慧)