未来可以在火星上使用低温等离子体产生氧气

在地球上唾手可得的氧气,在航天飞行中极为重要,但是在地球之外也极难获取,特别是未来当人类登陆火星的时候,可能需要大量的氧气来使得火箭能够从火星表面上起飞。

暂时虽然我们可以从地球上携带足量的氧气,但是在未来,当人类大规模探索火星的时候,就不得不考虑在火星上直接制造氧气了。

之前科学家了研究了一种叫做火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)的实验装置,这种实验装置原理是基于固体电解池,能够有效的将火星大气中的二氧化碳分解为氧气。

未来可以使用低温等离子技术在火星上制造氧气
未来可以使用低温等离子技术在火星上制造氧气

但是MOXIE并不完美,它的温度需要达到1000K以上,工作大气压需要达到1bar,这样的要求在地球上是很容易达到的,但是在火星上,能量的获取手段本身就比较有限,加热到1000K需要耗费大量的能量,而火星大气压只有6.5毫巴,还不到MOXIE要求大气压的1%。

更重要的是,MOXIE的体积和重量都非常大,为了加热它需要笨重的加热器和泵,这些笨重的设备对于火星探索来说是非常不现实的。而且最终这套笨重的设备只能够产生有限的氧气——仅能供应两名宇航员的呼吸,并不能作为火箭飞行的氧化剂。

在最近科学家研究了另外一个制造氧气的方向——冷等离子体,也就是低温等离子体。这种技术能够将二氧化碳分解成氧气和一氧化碳,然后通过混合电子离子导电膜将氧气吸走。

采用低温等离子技术的制氧机设备可以取代宇航员的氧气罐
采用低温等离子技术的制氧机设备可以取代宇航员的氧气罐

通过这样的技术能够制造出一台非常小巧的制氧机,这套制氧系统可以让单个宇航员背着携带使用,这样就可以无需让宇航员携带氧气罐了,只要在火星表面上,随时随地都会自动产生氧气。

此外,这项技术不单单可以用来制造氧气,通过不同类型的等离子体和气体原料,甚至还能够用它来捕获空气中的氮元素,而氮元素在农业中的重要性是显而易见的。

最后就是如果将这种设备大型化,那么它就能够为火星上的火箭制造足够的氧气作为氧化剂。

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