新方法：利用磁鐵在微重力條件下從水中獲取氧氣

科學(xué)家們展示了一種利用磁鐵在微重力條件下從水中獲取氧氣的方法，這被描述為幫助人類(lèi)進(jìn)入深空的系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵進(jìn)展。該技術(shù)作為一種具有成本效益和可行的方式，在宇航員的旅程中保持呼吸，并標(biāo)志著在沒(méi)有浮力的情況下從水中生產(chǎn)氧氣的一個(gè)重要突破。

“在國(guó)際空間站，氧氣是通過(guò)一個(gè)電解池產(chǎn)生的，該電解池將水分裂成氫氣和氧氣，但隨后你必須將這些氣體排出系統(tǒng)，”研究主要作者álvaro Romero-Calvo解釋說(shuō)。“美國(guó)宇航局艾姆斯研究中心的一位研究人員相對(duì)較新的分析得出結(jié)論，在火星旅行中調(diào)整同樣的架構(gòu)將有如此重大的質(zhì)量和可靠性損失，以至于它的使用沒(méi)有任何意義?！?/span>

在太空中提取氧氣的困難與缺乏重力有關(guān)。在地球上，重力在幫助二氧化碳?xì)馀萜〉奖砻娣矫姘l(fā)揮了作用，例如在一杯蘇打水中。但是在太空中，這些氣泡仍然懸浮在液體中。這些氣體可以在笨重和昂貴的離心機(jī)的幫助下被提取出來(lái)，但是科學(xué)家們已經(jīng)花了多年時(shí)間探索如何利用磁鐵達(dá)到同樣的效果。

為了在類(lèi)似太空的環(huán)境中研究這種可能性，研究作者轉(zhuǎn)向了德國(guó)的不萊梅落塔，這是一個(gè)146米高（480英尺）的科學(xué)設(shè)施，它將一個(gè)防震艙墜落到地面，以創(chuàng)造一個(gè)短暫的微重力實(shí)驗(yàn)時(shí)間窗口，在這種情況下持續(xù)9.2秒。

科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)，利用釹磁鐵將氣泡從各種液體的電極表面分離出來(lái)。在他們成功的實(shí)驗(yàn)中，研究人員首次能夠使用這種方法在微重力下用磁力吸引和排斥氣泡。

科羅拉多大學(xué)博爾德分校的Hanspeter Schaub教授說(shuō)：“經(jīng)過(guò)多年的分析和計(jì)算研究，能夠在德國(guó)使用這個(gè)神奇的落塔，具體證明了這個(gè)概念將在零重力空間環(huán)境中發(fā)揮作用?！?/span>

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，這一進(jìn)展可以為下一代航天器帶來(lái)新一代的生命支持系統(tǒng)，并且是那種可以極大地幫助將人類(lèi)送往月球和火星的技術(shù)。

研究報(bào)告的作者、華威大學(xué)的Katharina Brinkert博士說(shuō)：“這些效應(yīng)對(duì)相分離系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展有著巨大的影響，例如用于長(zhǎng)期的太空任務(wù)，這表明即使在幾乎沒(méi)有浮力的情況下，也可以在水（光）電解器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效的氧氣和氫氣的生產(chǎn)?！?/span>

這項(xiàng)研究發(fā)表在《npj Microgravity》雜志上。