近年來,隨著馬斯克的火星計劃越來越旺,吸引的關注也越來越多。然而,當人們靜下心來就會發現依然有很多障礙,其中就包括遙遠路程所需的火箭燃料是巨大的。但科學家們並沒有輕易放棄。
美國科學家們就發明了一種在火星上將甲烷轉化為火箭燃料的新方法,這為未來太空人在這顆紅色星球上的任務增加了關鍵的靈活性。
SpaceX公司的埃隆·馬斯克(Elon Musk)和其他工程師找到了將火星上冰中的水與二氧化碳結合以獲得足夠的碳和氫來生產甲烷的方法。
一旦太空人成功到達火星,他們就可以用這種方法將火星上的二氧化碳和冰等物質轉化為火箭燃料 — 這樣就不用擔心回程火箭燃料的問題。
儘管這種新方法只是一種「概念驗證」,但在實驗室測試中已經成功。 加州大學歐文分校的物理學家辛霍林(Huolin Xin)在一份報告中稱,「雖然這需要大量的工程和研究才能完全實現,但目前的結果非常有希望」。
為了實現這種技術,該團隊採用了一種現有的兩步法,該方法已能在國際空間站上將水轉化為可呼吸的氧氣 ,而一種單原子鋅催化劑則有可能將其簡化為一個步驟。
「從根本上說,鋅是一種很好的催化劑,」辛教授說,「它能節約時間,易於分離和便於大量攜帶——這是太空旅行的一大亮點。」
在新方法中,原子分散的鋅在化學反應中起到催化劑的作用,從二氧化碳中鍛造出甲烷。
但現代空天工具通常不使用基於甲烷的火箭燃料, 這意味這種新工藝需要與未來的推進技術相兼容。
不過,甲烷燃料相對於液態氫——也是波音和洛克希德未來的首選燃料——在於以下幾個方面擁有優勢,鼓勵科學家們努力研發。比如,液氫燃料會在火箭發動機上留下碳渣,必須在下次使用之前清理乾淨。然而在火星上,不總是那麼輕易就能出到外面去做清理工作的。
目前,一些公司已經開始推進這種新方法 ,並大力研發甲烷火箭燃料。舉幾個例子,SpaceX的「猛禽」(Raptor)、「螢火蟲阿爾法」(Firefly Alpha)和藍色起源(Blue Origin)的BE-4引擎都瞄準了甲烷火箭燃料。
看來有了甲烷燃料,火星計劃並不是那麼遙遠了。