NASA耗資千萬火星生產氧,俄羅斯網友:真不知道可以電解水制氧?

今天有一個令人振奮的消息,“毅力”號的一臺叫做“MOXIE”的設備在火星上嘗試產生氧氣,成功從火星的大氣中提取出了5克氧,大約可以供一個成年人呼吸10分鐘!
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火星上的大氣都是二氧化碳,它是怎么提取出氧氣的?
火星是距離地球最近的行星?其實金星才是,火星要稍微遠那么一丟丟,但金星實在是太熱了,表面溫度高達460攝氏度以上,所以處在太陽系冷邊緣,和地球非常相似的火星就進入了全球航天大國的視野!
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火星直徑6,779千米,大約是地球的一半,半長軸約2.28億千米,是日地距離的1.5倍左右,火星自轉一周24.6229小時,幾乎和地球一天差不多,當然最關鍵的有兩點:
火星上有大量的水資源
火星有一個大氣層
火星的南北極極冠有大量的水冰,還有火星的地下,有遠古時期滲入后被密封在內部的大量液態水,比如歐洲航天局發現的火星南極附近地下的液態鹽水湖。
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比較可惜的是火星的大氣層和地球差得有點遠,地球大氣中有21%的氧氣,而火星卻幾乎都是二氧化碳,而且還非常稀薄,因此這次“毅力號”攜帶的火星直升機專門為了稀薄大氣中飛行而設計,據說價值8500萬美元,這個鞋盒般大小的直升機變地球上的飛機還要貴!
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“MOXIE”如何將二氧化碳變成氧氣?
氧氣和碳結合生成二氧化碳的過程很簡單,可以通過燃燒等化學反應,也可以通過生物體的呼吸過程,二氧化碳倒過來變成氧氣,除了綠色植物的光合作用以外,當然也有化學過程,那么“MOXIE”的原理又是怎樣的呢?
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“MOXIE”的大小和一個汽車電池差不多,在地球重約17.1公斤(火星重量約6.41公斤),功率為300W,制氧量月10克/小時。
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它被安裝在毅力號右前側位置,工作時首先將火星大氣吸入二氧化碳,然后通過渦輪機壓縮至1個大氣壓,然后將經過壓縮的大氣送入固體氧化物電解器(SOXE),在電池內部陰極進行電化學裂解,以在陽極產生純O 2,這個過程等效于反向運行燃料電池。
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工作模塊與流程
這臺固體氧化物電池在800°C下運行,需要復雜的隔熱系統,包括輸入其他的預熱以及廢氣的冷卻,還有氧氣純度的控制等,另外還要基于流速測得轉化率,優化控制已達到火星大氣壓下的最高效率。
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已經安裝在“毅力號”上的“MOXIE”
這臺有麻省理工學院設計設備造價不菲,估計至少百萬美元,再加上億萬里迢迢送到火星,那價值何止千萬!有俄羅斯網友看不下去了,直接在NASA慶賀的社交媒體上留言,難道你們就不知道有一種叫做電解水制氧的方法嗎?
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火星既然有那么多水資源,怎么就不能用電解水這種連中學生都知道的方法呢?而且只要兩根玻璃管,一桶水再加一個電池即可實現,這成本簡直就是白菜價!
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電解一升水大約需要4.4度電,按效率按80%計算,大約需要5.5度電,能得到888克氧氣,按5克氧氣供呼吸10分鐘算,這888克可以呼吸大約1777分鐘,大約29.6小時,當然這需要耗電,那么從哪里來呢?
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在火星上取得電能并不麻煩,每天都是大晴天,除了偶爾的沙塵暴,天天可以制氧,只是火星的太陽輻射強度只有地球的一半,也就是太陽能電池需要加倍布置,當然這完全不是問題,總比NASA請麻省理工設計一臺超級豪華型要省事得多。
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當然它的好處是可以從大氣中提取氧氣,畢竟火星并非到處都有水,只有火星南北極以及特定的某些地方才可能有水,如果NASA的制氧成本低,那么未來可以在任何緯度大量制氧,建立基地選址的靈活性立馬上升。

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