火星載人登陸不是夢?馬斯克為在火星製造火箭燃料找到了辦法

天空之城 2021/01/12 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知识不会,只是姿势不对;科学凡此种种,用人话讲才能听懂

文/天空之城

 

火星作為現今最適合移民的星球,爭先被各國探索。面對送人上火星這個大課題,首先要確定的就是旅程不能只有單程票。因此,火箭設計的時候就應該預留好回程所需的燃料以及物資,尤其是燃料。

因為要飛回地球,飛船首先要脫離火星引力再飛回地球的引力范圍,而脫離火星引力時需要的加速度所消耗的燃料是非常巨大的,無異從地球飛往火星時所用的燃料量,這對運載力是個巨大的挑戰。

局限於火箭技術,導致火箭的燃料推動力只能確保單程的用量,著陸火星以後即便燃料還有剩餘,但剩餘的燃料也很難確保火箭能再飛回地球。

所以現在說要載人去火星,無疑都是有去無回。

未來的宇航員該如何從火星返回地球?

為解決燃料問題,最好的辦法就是在火星找到燃料源。最可能的方案是他們可以利用火星上已經存在的甲烷製造火箭燃料。

早在數年前,科學家就已發現在火星有大量甲烷存在,但並未發現甲烷產生的源頭。

除在火星開採甲烷之外,根據最新實驗表明,還可以利用火星的其他物質製造甲烷。

SpaceX的伊隆馬斯克和工程師提出並設計了一種新的方案,製造了一種可擕式系統,可以生產基於甲烷的火箭燃料。他們希望這可以使從火星返回的旅程更加可行。

他們考慮利用火星上冰與大氣中的二氧化碳和地下的水來產生甲烷所需的碳和氫。

帶注釋的區域是NASA航天器發現近地表水冰的地方,這對於宇航員來說很容易挖掘。

由於先前的研究發現,火星上有大量的冰塊,而美國宇航局的鳳凰號著陸器也發現,在過去的幾百萬年中,行星的北極平原上覆蓋著一層液態水。

因此,從理論上講,未來的宇航員可以使用此技術來將火星上的本土物質(如冰和二氧化碳)轉化為用於返回地球的火箭燃料。目前,這種新方法僅在實驗室中進行了測試。

實驗過程

國際空間站已經使用類似的兩步過程將水轉化為可呼吸的氧氣。加州大學爾灣分校研究的關鍵是,它引入了一種鋅催化劑,該催化劑繞過了水的合成過程,並將化學反應簡化為一個步驟,高選擇性將二氧化碳有效地轉化為甲烷。

根據《美國化學學會雜誌》上發表的研究,這將使任何已完全開發的燃料發電系統更加緊湊,並且更易於運輸到火星和其他地方。

問題在於當今許多運載火箭都不使用基於甲烷的火箭燃料,因此該過程必須與未來的推進技術相容。

好消息是,基於甲烷的燃料相比於其他類型的燃料而言,如液氫燃料,具有許多的優勢。液氫燃料會在火箭發動機中留下碳殘留物,這需要清洗,但在火星上很難完成。

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