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研究发现:磁铁可以解决宇航员在长期空间旅行时的氧气供应问题

cnBeta.COM 徽标 cnBeta.COM 2022/8/13 ugmbbc

华威大学的一个专家小组展示了一种在微重力条件下生产氧气的新方法,其中涉及磁铁。磁铁被用来吸引气体气泡在一个区域内凝聚,使得在太空的低重力环境下更容易收获它们,而不是使用不适合长期任务的重型机器。实验所解决的关键问题是浮力,或者更准确地说,太空中缺乏自然浮力。

与地球不同,在地球上,液体中的气泡会自动上升到顶部,而由于重力的影响,液体会停留在底部,而在微重力下,气泡会一直悬浮在液体介质中。为了克服这个问题,国际空间站上的机器依靠离心机来迫使气体排出。然而,这些机器很重,消耗大量的电力,并需要大量的维护。

根据美国宇航局的一项研究推测,现有的系统如目前用于空间站上的氧气生成组件对于像火星和其他地方的长期任务是不可行的。这就是最新研究要解决的地方,研究人员通过使用磁力来消除使用离心机来产生氧气的需要。科学家们利用德国应用空间技术和微重力中心的特殊落塔设施来模拟太空中的微重力条件,分析了如何利用磁铁进行相分离,将气体与液体分离。

研究人员测试了不同类型的液体,以了解如何利用人工磁铁吸引电极表面的气泡,以便于提取。在太空中生产氧气的常用方法是电解,这涉及到将电力通过水来分离氢原子和氧原子。但是从电解池中分离氧气需要一个人工离心机来旋转并迫使气体流出。而现在,一颗简单的钕磁铁可以用来在微重力下提取气体。

来自华威大学的研究小组成员Katharina Brinkert博士指出:"这些效应对相分离系统的进一步发展有着巨大的影响,例如用于长期的太空任务。"研究论文的主要作者,来自科罗拉多大学博尔德分校的Alvaro Romero-Calvo说,磁铁可以用来创建完全无源的系统,在太空中提取氧气而不需要增加动力和重型机械。

上述研究结果已经发表在《自然》杂志下属的NPJ微重力杂志上。谈到远离地球的其他氧气生产方法,毅力号上的烤面包机大小的MOXIE(火星氧气原位资源利用实验)仪器在2021年4月将火星表面的二氧化碳转化为氧气。虽然该机器被设计为每小时只能生产10克氧气,但它是未来任务的一个重要的垫脚石。

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