没想到这群人还挺会好学的,问题一个接一个的往外蹦,沈星海只能继续道:“望仪文同学,美国毅力号火星探测器上面有一个制氧设备MOXIE,它能够把二氧化碳分子中的氧原子分离出来,产生的一氧化碳则作为废气排放到火星大气中,设计目标是每小时能制氧10克。”
这个话一出望仪文满脸惊愕,很明显他没有听说过有这样的技术。
“老师请问这是通过什么原理实现的?需要催化剂吗?主要能量是什么?”他给沈星海来了个三连问。
“祖布林的《赶往火星》也曾提到裂解二氧化碳来获得氧气的方案,NASA毅力号火星探测器上的火星制氧机仅有烤面包机大小,它可以采集火星大气中的二氧化碳,在内部进行反应后,释放一氧化碳和氧气,整个转化过程大约在800℃的环境下进行。
可见转化时的环境温度是相当高的,为了防止高温对毅力号造成影响,火星制氧机整体机身由耐热材质打造,并且在上面涂了一层隔热涂层。
在火星上研究团队加热火星制氧机,让制氧机进入运作状态,制氧机预热工作了2个小时,期间释放了1个小时的氧气,产生的氧气量大约为5.4g,足够让宇航员呼吸10分钟。
二氧化碳分解成一氧化碳和氧气正常情况下只要满足一个条件就行,就是高温,有了高温反应就能够自发进行。加热二氧化碳当温度上升到1750摄氏度左右的时候,就开始有少量的二氧化碳自发分解,形成一氧化碳和氧气。
继续加热大约2600摄氏度的时候,氧气分子开始进一步自发分解为氧原子,以单原子形式存在。2700摄氏度时,100%的二氧化碳会分解成为44%的二氧化碳,36%的一氧化碳,16%的氧气,4%的单氧原子气体。
当温度到达4200摄氏度时,氧气会全部分解为单氧原子气体。温度高到5000摄氏度时,二氧化碳完全分解,得到50%体积分数的一氧化碳和50%的单氧原子,气体如果继续升温到5800摄氏度左右,一氧化碳也开始自发分解,产生碳和单氧原子。为了降低反应温度,火星制氧机选择了加压和放电给反应体系做功,最终反应温度是800摄氏度左右。”
沈星海精彩专业的讲解,让同学们心中的疑问顿时烟消云散,大家对这位老师佩服的五体投地。
“老师中国什么时候能够把人送上火星?”还是回到了大家最关心的问题。
“载人登陆火星前面说到火箭推力不够,如果换一种方法把去往火星的飞船组件分批发射,送到空间站组装,就需要建设全新的大型空间站和能够运送部件的航天器。
或者在月球上建设月球发射基地从月球出发,我们必须在月球上建立强大且完善的基地,才能让其扛起来组装发射火星飞船的任务。以上几种技术路径,无论选哪一种,其难度都是前所未有的。
其次是载人飞船安全降落的问题,载人飞船从穿过火星大气层到软着陆在火星表面,下降速度会从每秒6000米左右减到接近于0,而整个减速过程大约9分钟。短短9分钟内,载人飞船必须及时、精准地执行近千个指令步骤。
同时,超音速飞行的航天器挤压火星大气产生电离,会出现“黑障”现象,造成通信中断,影响航天器与地球的通信,在北京的飞控中心无法掌握其降落情况。这个9分钟就是航天人口中的黑暗时刻.。
载人火星着陆舱分下降段和上升段,下降段接近火星地面时,安装在底部的4台反推火箭将点火工作,使下降段速度降到2米每秒以内。上升段需携带升空火箭。宇航员完成了在火星上的科学考察后,将乘升空火箭飞行到轨道上与轨道上的环绕飞船对接,再利用环绕飞船返回地球,这比单程将祝融号火星车的着