王亞平在中國(guó)空間站做水球?qū)嶒?yàn)。 資料圖片

最近，西班牙一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)提出了這樣一個(gè)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(dòng)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(lái)說(shuō)，艙外航天服上的氧氣罐可以提供6.5 8個(gè)小時(shí)的太空探索時(shí)間。如果航天員希望繼續(xù)艙外活動(dòng)，則需要返回飛船更換氧氣罐。目前最長(zhǎng)的單次太空行走紀(jì)錄是由美國(guó)宇航員吉姆·沃斯和蘇珊·赫爾姆斯實(shí)現(xiàn)的，他們花了8小時(shí)56分鐘維修國(guó)際空間站。

氧氣罐只能短時(shí)間內(nèi)支持航天員在太空呼吸，想長(zhǎng)期生存，還得通過(guò)別的方式。

2021年10月，神舟十三號(hào)載人飛船搭載“太空出差三人組”順利進(jìn)入太空，并在空間站駐留了6個(gè)月。

空間站內(nèi)，一般會(huì)有一套或多套制取氧氣的設(shè)備。其原理很簡(jiǎn)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(xiǎn)。但是，空間站上的供電不是問(wèn)題。巨大的太陽(yáng)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(guò)補(bǔ)給船運(yùn)送到空間站，也可以通過(guò)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(guò)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(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。在地球上時(shí)，氣體會(huì)受到浮力漂浮到液體上部——就像打開(kāi)一罐汽水，氣泡會(huì)分離出來(lái)并漂浮到汽水的上部。在空間站的微重力環(huán)境中，這個(gè)分離的過(guò)程卻會(huì)變得格外困難。國(guó)際空間站就是借助一種大型“離心機(jī)”，將氣體與液體分離開(kāi)來(lái)。然而這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，極易干擾空間站內(nèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

針對(duì)電解水過(guò)程中的這一“瓶頸”問(wèn)題，西班牙的這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)提出一種“簡(jiǎn)便易行”的解決方案，只需一塊磁鐵，就可以“自然”地達(dá)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(dòng)攜行供氧問(wèn)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(huì)被磁鐵排斥。在地球上，我們幾乎不會(huì)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(lái)分離氣泡的力?！?該科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人羅梅羅·卡爾沃說(shuō)。磁鐵排斥水并吸引氣泡，利用磁鐵的這一特性，目前該團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出一種裝置，可以將氣泡從液體中分離出來(lái)，并使用不產(chǎn)生干擾且?guī)缀醪恍枰芰康臒o(wú)源系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行有效提取。

羅梅羅·卡爾沃說(shuō)：“這一切背后的物理原理在物理學(xué)界是眾所周知的，但目前幾乎還沒(méi)有人開(kāi)發(fā)過(guò)其在太空中的應(yīng)用?！边@一構(gòu)想如果可行并實(shí)際應(yīng)用，其意義將是顛覆性的，必將極大擴(kuò)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(bào)）