研究發現磁鐵可以解決太空人在長期空間旅行時的氧氣供應問題

cnbeta 發佈 2022-08-14T04:08:54.242755+00:00

實驗所解決的關鍵問題是浮力,或者更準確地說,太空中缺乏自然浮力。與地球不同,在地球上,液體中的氣泡會自動上升到頂部,而由於重力的影響,液體會停留在底部,而在微重力下,氣泡會一直懸浮在液體介質中。

華威大學的一個專家小組展示了一種在微重力條件下生產氧氣的新方法,其中涉及磁鐵。磁鐵被用來吸引氣體氣泡在一個區域內凝聚,使得在太空的低重力環境下更容易收穫它們,而不是使用不適合長期任務的重型機器。實驗所解決的關鍵問題是浮力,或者更準確地說,太空中缺乏自然浮力。

與地球不同,在地球上,液體中的氣泡會自動上升到頂部,而由於重力的影響,液體會停留在底部,而在微重力下,氣泡會一直懸浮在液體介質中。為了克服這個問題,國際空間站上的機器依靠離心機來迫使氣體排出。然而,這些機器很重,消耗大量的電力,並需要大量的維護。

根據美國宇航局的一項研究推測,現有的系統如目前用於空間站上的氧氣生成組件對於像火星和其他地方的長期任務是不可行的。這就是最新研究要解決的地方,研究人員通過使用磁力來消除使用離心機來產生氧氣的需要。科學家們利用德國應用空間技術和微重力中心的特殊落塔設施來模擬太空中的微重力條件,分析了如何利用磁鐵進行相分離,將氣體與液體分離。

研究人員測試了不同類型的液體,以了解如何利用人工磁鐵吸引電極表面的氣泡,以便於提取。在太空中生產氧氣的常用方法是電解,這涉及到將電力通過水來分離氫原子和氧原子。但是從電解池中分離氧氣需要一個人工離心機來旋轉並迫使氣體流出。而現在,一顆簡單的釹磁鐵可以用來在微重力下提取氣體。

來自華威大學的研究小組成員Katharina Brinkert博士指出:"這些效應對相分離系統的進一步發展有著巨大的影響,例如用於長期的太空任務。"研究論文的主要作者,來自科羅拉多大學博爾德分校的Alvaro Romero-Calvo說,磁鐵可以用來創建完全無源的系統,在太空中提取氧氣而不需要增加動力和重型機械。

上述研究結果已經發表在《自然》雜誌下屬的NPJ微重力雜誌上。談到遠離地球的其他氧氣生產方法,毅力號上的烤麵包機大小的MOXIE(火星氧氣原位資源利用實驗)儀器在2021年4月將火星表面的二氧化碳轉化為氧氣。雖然該機器被設計為每小時只能生產10克氧氣,但它是未來任務的一個重要的墊腳石。

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