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制造甲烷燃料返回地球可以实现吗?

2021-01-11 11:06:18  来源:网易科技

未来宇航员如何从火星返回地球?最新研究显示,他们可以利用火星上的甲烷制造火箭燃料。

目前,研究人员已设计一种最新方法制造以甲烷为基础的火箭燃料,他们希望该燃料能使火星返程地球变得切实可行,据悉,该观点之前是由埃隆·马斯克和SpaceX公司的工程师们提出的,他们考虑如何利用火星冰层中的二氧化碳和水产生甲烷中的碳、氢分子。

所以,从理论上讲未来宇航员可以利用这项技术将火星上的冰和二氧化碳等物质转化为返回地球的火箭燃料,这种新方法目前还仅是一个“概念验证”,这意味着当前仅在实验室中进行过测试,而没有在现实环境中实测。

尽管如此,负责这项研究的加州大学欧文分校物理学家辛霍林(音译)称,在该技术完全实现之前,还需要进行大量的工程设计和研究分析,但是该研究项目很有发展前景。

为了能在火星上制造甲烷,研究小组采纳了国际空间站将水转换为可呼吸氧气的两步操作法,并将其过程转变为一步操作法,期间使用了单原子锌作为催化剂。

辛霍林说:“从本质上讲,锌是一种高效催化剂,它具有反应时间高效、选择性强和可移植性的优点,这是太空旅行所需的最佳条件。”

通过将两个步骤缩减至一个步骤,该装置变得更加紧凑和便携,从而更容易在火星上运输使用。辛霍林说:“这种新方法采用单个锌原子,作为反应催化剂,帮助从二氧化碳中产生甲烷,在这个过程中,使用这种特殊的催化剂,能有效地将二氧化碳转化为甲烷。”

当前许多运载火箭都不使用甲烷为基础的火箭燃料,因此这一设计理论必须与未来火箭推进技术有效兼容,但与波音和洛克希德等公司使用的液氢燃料相比,甲烷燃料更具优势。研究表明,某些类型的火箭燃料会在引擎中留下需要清理的碳残留物,这在火星上是很难完成的,但也不是不可能实现。

部分商业太空公司现已开始着手开发研制基于甲烷的火箭燃料,例如:SpaceX公司的星舰“猛禽”引擎、蓝色起源公司的BE-4发动机、萤火虫太空公司正在研制使用甲烷燃料的阿尔法火箭。(卡麦拉)

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