谁能想到，一块小磁铁竟能解决太空探索中最令人头疼的难题？

热门资讯 2025年08月20日 21:11 1 admin

数十年来，宇航员一直困扰着一个棘手问题：如何在微重力环境下高效制氧。

国际空间站的传统系统依靠笨重耗能的机械设备从水中分离氧气和氢气。在太空中，每一千克质量和每一瓦电力都至关重要，使得这种流体管理系统难以满足长期太空任务的需求。

目前，英国华威大学、不来梅大学ZARM研究中心和佐治亚理工学院的国际团队找到了更简单的解决方案。研究人员仅用现成的小型磁铁，就开发出在电解过程中无需额外动力即可被动分离水中氧气气泡的系统。其奥秘在于磁力作用 —— 在微重力环境下，气泡不会上浮而是附着在电极上导致效率低下。通过利用水和电解电流与磁场的相互作用，团队能引导气泡至收集点或通过旋转分离，模拟离心机效果且无需重型设备。

"我们证实了无需离心机或任何机械运动部件就能从液态电解质中分离产生的氢气和氧气，甚至不需要额外动力。这是一个完全被动式的低维护系统，"ZARM研究中心人类太空探索技术教授卡特琳娜·布林克特表示。

不来梅坠落塔和实验室的早期实验已展现出显著成果：氧气收集效率最高提升240%，系统工作效率与地面设备近乎持平。这一突破为开发更轻量、更可靠的生命支持系统铺平道路，是人类实现地球以外可持续探索的关键一步。

该成果凝聚了四年合作研究：佐治亚理工学院的阿尔瓦罗·罗梅罗-卡尔沃于2022年首次提出构想并完成初步计算模拟，随后开发出利用磁效应分离水氧气的系统。为验证该理论，华威大学（至2024年）及ZARM团队设计了微重力条件下的电化学和光电化学实验装置。

"通过在ZARM进行多次坠落塔实验，我们验证了磁浮力效应在（光）电解槽相分离中的作用，部分电极材料由华威大学制备。我为能推动地外可持续能源技术发展而自豪，"华威大学博士研究员绍米卡·萨拉瓦纳巴万表示。

研究团队下一步将通过亚轨道火箭飞行验证该技术在实际太空环境中的性能。若成功，这块小磁铁将使太空呼吸变得前所未有的轻松。

这项由德国航空航天中心、欧洲航天局及美国国家航空航天局资助的研究成果已发表于《自然-化学》期刊。

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