图:“神舟十三号”三位航天员在空间站的氧气需求,由电解水来供给。
人类必须吸取氧气才能维持生存,但在没有氧气的太空,航天员又怎能维持呼吸呢?中国本月成功发射“神舟十三号”飞船进入太空,并成功与中国空间站连接,三位航天员进驻其中,进行为期六个月的航天任务。为了解决航天员吸取氧气的需要,中国空间站透过电解水来取得氧气。
“电解”二字是指让电流通过含有离子液体或溶液而使其化学分解这一过程。因此,电解水即是指让电流通过水,让水分解成基本化学成分,即氢和氧。电解製氧不同于光合作用,前者是透过化学的分解作用,后者是透过绿色植物吸收二氧化碳和水,从而产生氧气。
由于在空间站製氧需要水,所以淨水系统也是非常重要的,它会与氧气制造系统串联起来,一起工作。淨水系统能够循环利用航天员的小便及其他舱内舱外各种活动所产生的废水,以满足航天员、实验动物、舱外活动及舱内日常活动所需。
在空间站内,航天员尚且能循环小便以获得水并借此製氧,但在没有水的月球上,又如何获取氧气呢?中国在7月于深圳举办了“深空探索科学技术与应用大会”,其中航天五院508所的果琳丽研究员介绍了中国的航天最新成果,就是利用月壤制造氧气。
原来,月壤中虽然没有氧气,但却有氧元素,透过熔融电解法,便能获取氧气。这种方法是将月壤加热到非常高的温度,然后进行通电,让各个元素单独电离出来,氧离子之间就有机会相互结合,形成氧气。具体来说,月球表面有一些钛铁矿和氧化亚铁,可以作为反应原料。只要把这些矿物加热到摄氏1600至2500℃,就可以制造出氧气。这个方法制造的氧气效率也不错,每100公斤的样品就能制造出20至30公斤氧气。
果琳丽研究员介绍,航天五院511所已通过利用嫦娥探测器平台,应用小型反应炉,开展月面製氧试验,取得了一定成效。未来有望再接再厉,尝试在月球上制造第一口氧气。不仅如此,在这个电解的过程中,还会有其他的反应产物出现,例如铁和矽,这些产物对于人类的工业开发也相当重要,可谓是一举两得。
由此可见,透过电解过程,无论在空间站或月球,甚至其他星球上,中国航天员都能获取维持生命的氧气,能够在太空进行呼吸。
香港STEM教育学会理事 林伯强