随着对月球和火星的长期任务的规划,为宇航员提供呼吸氧气的问题变得越来越尖锐。让人们在空间站上呼吸目前是一个复杂且昂贵的过程,因此未来的太空深渊旅行将需要更好的技术。
太空服中的氧气供应足以在外太空停留大约六到八小时
国际空间站 (ISS)是人类历史上最大、最昂贵的项目之一。近四分之一个世纪以来,它一直围绕着我们的星球运行,一直以来,科学家和技术人员必须解决许多问题,以维护里面人们的生命和健康。
白天,国际空间站工作人员消耗 2.5 至 9 公斤氧气,这是人类呼吸所必需的重要气体。今天,在太空中生产它的主要方法是水电解:在电流的影响下,水分子分解成其组成成分氧和氢。
事实证明,这个过程很昂贵:不仅将宝贵的电力用于电解,而且还存在有效相分离(液体、水和气体)的问题,这是人类自 1960 年代首次太空飞行以来一直面临的问题。
要想象它是什么,想象一杯苏打水。在地球上,二氧化碳气泡会漂浮在玻璃外,但在国际空间站上,在微重力条件下,气泡将保持悬浮在液体中。
现在,为了从水“苏打水”中分离出氧气气泡,国际空间站使用了占用大量空间并需要大量能量的大型离心机:在进行深空飞行时使用它们,甚至在相反的方向来自太阳,您可能会完全没有电。
宇航员 Sergey Krikalev 与 Electron 水电解装置
但现在,来自美国和德国的一个国际科学家团队似乎已经在摸索解决这一技术问题的可能方法。他们开发了一种使用磁铁在微重力下有效分离液相和气相的方法。
在德国,在一个名为不来梅微重力塔的特殊设施中,科学家们在模拟近地微重力的条件下进行了一项实验。事实证明,如果将钕磁铁浸入不同成分的溶液(例如,纯水或硫酸锰溶液)中,气泡可以“吸引”和“排斥”钕磁铁。
未来,这项技术可用于开发新的氧气系统,并为搭载首批人类进行深空飞行的船舶发动机提供氢燃料。这种磁铁将在地球上得到应用,例如,用于处理废水或污染的空气。
该研究发表在npj Microgravity杂志上。