科學家展示新方法：利用磁鐵在微重力條件下從水中獲取氧氣

科學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進入深空的系統發展的一個關鍵進展。該技術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，並標誌着在沒有浮力的情況下從水中生產氧氣的一個重要突破。

“在國際空間站，氧氣是通過一個電解池產生的，該電解池將水分裂成氫氣和氧氣，但隨後你必須將這些氣體排出系統，”研究主要作者Álvaro Romero-Calvo解釋說。“美國宇航局艾姆斯研究中心的一位研究人員相對較新的分析得出結論，在火星旅行中調整同樣的架構將有如此重大的質量和可靠性損失，以至於它的使用沒有任何意義。”

在太空中提取氧氣的困難與缺乏重力有關。在地球上，重力在幫助二氧化碳氣泡漂浮到表面方面發揮了作用，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的幫助下被提取出來，但是科學家們已經花了多年時間探索如何利用磁鐵達到同樣的效果。

為了在類似太空的環境中研究這種可能性，研究作者轉向了德國的不萊梅落塔，這是一個146米高（480英尺）的科學設施，它將一個防震艙墜落到地面，以創造一個短暫的微重力實驗時間窗口，在這種情況下持續9.2秒。

科學家們開發了一種新技術，利用釹磁鐵將氣泡從各種液體的電極表面分離出來。在他們成功的實驗中，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。

科羅拉多大學博爾德分校的Hanspeter Schaub教授說：“經過多年的分析和計算研究，能夠在德國使用這個神奇的落塔，具體證明了這個概念將在零重力空間環境中發揮作用。”

根據該團隊的說法，這一進展可以為下一代航天器帶來新一代的生命支持系統，並且是那種可以極大地幫助將人類送往月球和火星的技術。

研究報告的作者、華威大學的Katharina Brinkert博士說：“這些效應對相分離系統的進一步發展有着巨大的影響，例如用於長期的太空任務，這表明即使在幾乎沒有浮力的情況下，也可以在水（光）電解器系統中實現高效的氧氣和氫氣的生產。”

這項研究發表在《npj Microgravity》雜誌上。