科学家如何为长时间太空任务的宇航员制造氧气

我们生活在自己进化的星球上，很容易把事情视为理所当然。我们拥有充足的燃料和淡水，用于食物的动植物，以及富含氧气的 atmosphere。

但我们也计划将人类送往地外。在未来几十年里，人类将比以往任何时候都更详细地探索我们的太阳系；我们计划通过 NASA 的 Artemis 任务在月球上建立基地，甚至将第一批人送往火星。

太空中有氧气吗？

不，太空中没有氧气。因此，科学家和工程师必须弄清楚如何为那些踏上这些异星世界的首批人类提供至关重要的资源。

燃料的生产和回收是人类生命支持系统的关键，因为补给任务或资源开采可能不可行。

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人造光合作用装置

在太空生产氧气和氢气的一个常见装置是水电解器。它利用电力将水分解成氧气和氢气，从而将电能转化为化学能，用作燃料或氧气供应。

然而，在一项新研究中，研究人员调查了使用光电化学 (PEC) 设备作为在太空中制造氢气和燃料的主要系统的可行性。

“PEC 设备作为一种人造光合作用设备运行，与自然光合作用类似地整合了光吸收、电荷分离和催化过程，”该研究的合著者、华威大学的 Katharina Brinkert 说。

新设备可以减轻从地球向轨道发送载荷的重量和尺寸——相比以前依赖水电解的系统，可能提供更节能的制造氧气和氢气的方法。

“此外，它们可以结合氧气的生产与二氧化碳的‘去除’以及燃料的生产——这是一个巨大的优势，”Brinkert 说。“我们已经证明，当它们与太阳能聚光器结合时，它们确实为太空应用提供了可行的可能性。”

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在太空中生产氧气的其他方法

放眼全局，还有其他方法可以在外星环境中生产资源。

其中一种装置是火星氧气原位资源利用实验，简称 MOXIE，它是火星探测器上的一个产氧模块。MOXIE 使用电解器将火星大气中的二氧化碳直接转化为氧气——尽管其产氧量相对较低。

研究人员还在研究从火星和月球土壤中提取氧气的可能方法。但他们也面临着重大挑战，例如避免土壤中存在的有毒化学物质。

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太空生活

生命支持系统不仅仅是制造氧气：除了生产可呼吸的空气和制造燃料外，前往火星的旅程还需要高效的废水回收系统以及本地材料供应来维修设备。

我们还必须考虑人类心理能够生存和茁壮成长的条件，而不仅仅是适合我们生理生存的条件。NASA 已经在进行火星模拟，以了解人们在封闭空间中以及远离帮助的情况下（比以往任何时候都远）的行为。

当我们最终开发出能够满足我们的后勤、生理和心理需求的技术时，我们将更接近于让我们的外星探索成为现实。

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