王亞平在中國空間站做水球?qū)嶒灐?資料圖片
最近，西班牙一個科研團隊提出了這樣一個奇妙的構(gòu)想——可以利用磁鐵在太空中制造氧氣。他們提出，利用磁鐵從水中分離出氫用于推動飛船，分離出氧以供航天員呼吸。
目前，航天員在太空行走，主要依靠氧氣罐供養(yǎng)。一般來說，艙外航天服上的氧氣罐可以提供6.5 8個小時的太空探索時間。如果航天員希望繼續(xù)艙外活動，則需要返回飛船更換氧氣罐。目前最長的單次太空行走紀錄是由美國宇航員吉姆·沃斯和蘇珊·赫爾姆斯實現(xiàn)的，他們花了8小時56分鐘維修國際空間站。
氧氣罐只能短時間內(nèi)支持航天員在太空呼吸，想長期生存，還得通過別的方式。
2021年10月，神舟十三號載人飛船搭載“太空出差三人組”順利進入太空，并在空間站駐留了6個月。
空間站內(nèi)，一般會有一套或多套制取氧氣的設(shè)備。其原理很簡單，就是利用電能分解水，產(chǎn)生氫氣與氧氣。在地面上，電解水消耗能源較多，產(chǎn)生的氫氣又有危險。但是，空間站上的供電不是問題。巨大的太陽能電池板可以源源不斷供應(yīng)大量電力，伴隨產(chǎn)生的氫氣也可排放到太空中。作為原料的水，可以從地球上通過補給船運送到空間站，也可以通過冷凝器回收艙內(nèi)空氣中的水蒸氣，甚至使用航天員的尿液過濾和回收。
從制備氧氣的系統(tǒng)中提取氧氣，在太空中是一項相當復雜的任務(wù)。在地球上時，氣體會受到浮力漂浮到液體上部——就像打開一罐汽水，氣泡會分離出來并漂浮到汽水的上部。在空間站的微重力環(huán)境中，這個分離的過程卻會變得格外困難。國際空間站就是借助一種大型“離心機”，將氣體與液體分離開來。然而這個過程會產(chǎn)生振動，極易干擾空間站內(nèi)的科學實驗。
針對電解水過程中的這一“瓶頸”問題，西班牙的這個科研團隊提出一種“簡便易行”的解決方案，只需一塊磁鐵，就可以“自然”地達到需要的分離效果，不僅可以使用于空間站較大型的制氧設(shè)備，航天員艙外活動攜行供氧問題也有可能得到根本性解決。
“水是一種抗磁性材料，這意味著它會被磁鐵排斥。在地球上，我們幾乎不會注意到水所受到的‘排斥’，但在太空中，這變成了一種可以用來分離氣泡的力?！?該科研團隊負責人羅梅羅·卡爾沃說。磁鐵排斥水并吸引氣泡，利用磁鐵的這一特性，目前該團隊已研發(fā)出一種裝置，可以將氣泡從液體中分離出來，并使用不產(chǎn)生干擾且?guī)缀醪恍枰芰康臒o源系統(tǒng)對它們進行有效提取。
羅梅羅·卡爾沃說：“這一切背后的物理原理在物理學界是眾所周知的，但目前幾乎還沒有人開發(fā)過其在太空中的應(yīng)用?！边@一構(gòu)想如果可行并實際應(yīng)用，其意義將是顛覆性的，必將極大擴大人類太空探索的半徑，為大規(guī)模人群的星際旅行提供更大的可能性。（ 袁君博 徐寶華）
（解放軍報）
