建立火星基地越來越靠譜?利用火星天然鹽水,可製造氧氣和氫燃料

天空之城 2021/01/07 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

 

地球已經不能束縛人類探索太空的欲望了!月球和火星將是人類記在小本子上要率先征服的兩個星球。

美國宇航局的重返月球計畫將在2024年之前讓宇航員登陸月球,然後在2030-2040年期間將人類送往火星,美國民間商業火箭公司SpaceX在馬斯克的帶領下更為激進一些,他們的計畫是在2025年左右讓第一批人類站在火星上。

除了美國之外,地球上的其它國家,俄羅斯、以色列、日本、歐盟五小強等等,都盯上了月球和火星。

也許在不遠的未來,某一天,這兩個星球上都將設有代表各個國家的常駐人員——與現在的無人短期訪問不同,要建立長駐的基礎必須要實現必需品盡可能多的自給自足。

美國宇航局進行了大量的月球「本地資源利用(ISRU)」研究,為説明建立和維持月球基地提出了很多可實際操作的方案,現在,他們準備複製這套模式,用到火星基地上。

相較於月球,顯然火星上更需要建立一個人類長駐的基地,因為火星距離地球更遠,運輸時間和費用消耗巨大。

但要建立這個基地,首要的問題並不是建築材料,也不是食物,而是人類生存所必須的——氧氣。火星的大氣裡有96%是二氧化碳,只有約0.1%是氧氣,而地球大氣中的氧氣含量為21%。

美國宇航局的火星2020漫遊者恒久號已在前往火星的途中,它將在到達後進行一項名為MOXIE的實驗——利用「電」分解火星大氣中的二氧化碳產生氧和一氧化碳的混合氣體,然後收集氧,排放掉一氧化碳,但它在地球上的實驗中,已經產生了一些問題,證明它並不是最優選擇。

然而,方法總比困難多,科學家提出了另一種新的方法,這種方法可實現產出同樣量級的氧,要比「二氧化碳電解產氧」少消耗25倍的電能!

在火星這個沒有人類涉足並開發過的原始星球上,無論是太陽能電池還是放射源發電,任何能源都非常寶貴,如果在轉化過程中能獲得更高的收益,那將是非常重要的。

在這項新研究中,美國華盛頓大學的一個團隊演示了同樣利用電解方式,如何有效地從鹽水而不是二氧化碳中產生氧。事實證明,電解鹽水(高氯酸鎂溶液)所產生的是氧氣和氫氣,氫氣比一氧化碳更有用處——可以用作燃料。

這聽起來很靠譜,在火星正好存在這種鹽水!2008年美國宇航局的鳳凰號火星著陸器在火星最北端,好奇號火星車在火星赤道以南,都有發現這種鹽水。

凝結在鳳凰號機架上的火星鹽水

理論上,如果在火星上鹽水充沛的地方建立基地,只要擁有無限的鹽水和電能,就可以製造無限的氧氣——這種高氯酸鹽鹽水電解效率的突破與制氧電極有關。

火星岩壁上滲透出的鹽水痕跡

為此,該研究使用了多種稱為「燒綠石」的礦物,它是由鉛和釕的氧化物組成。在地球上,燒綠石具有廣泛的技術應用,人類對這類礦物的研究非常透徹,包括作為「電催化劑」,可以使電解更快,更容易。

在火星上,最終是「電解二氧化碳」還是「電解鹽水」來產氧還無法知道,也許以後,還能發現更為實際可行的產氧方法,但至少,人類想要在火星立足的機率又大了一些——這就像當初,人類第一次建立國際空間站一樣,從理論方法到最終實現,需要科學家不斷提出腦洞大開的瘋狂設想和無數次的實驗證明。

 

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