毅力號首次造出火星氧氣，可供呼吸10分鐘，對人類移居有何意義

最近航天方面的新聞真是多，一件接一件，火星上那個毅力號攜帶的小直升機剛剛完成首飛，飛起來3米多高，算是人類的一大突破，終于有人造飛行器在外星球上御風飛行了，

與此同時，毅力號火星車自己也沒閑著。緊接著毅力號就爆出一個大新聞。肚子里自帶的電化學裝置成功地把二氧化碳轉化成了氧氣，一共生產了5克氧氣，數量上剛夠一個人呼吸10分鐘，但這是一個不折不扣的創舉，

氧氣對我們人類的重要性不言而喻，可是宇航員上太空，氧氣都是從地球上帶過去的，而且對于火箭發動機來講，氧氣是燃料的一部分。不管是液氧煤油發動機還是氫氧發動機，都是要用到液氧的，如果是繞著地球一圈一圈打轉轉，隨時可以派貨運補給飛船給空間站補充物資。俄羅斯的宇航員波利亞科夫曾經創下了在太空連續居住437天18小時的記錄。一年多不下來，也是有的。

可是，我們人類如果要去火星，那可就沒辦法隨時派補給飛船了。這一來一回要好幾年，所有東西都要自己帶著，每隔26個月才有一次發射窗口期，趁這個窗口期去火星，起碼好幾個月才能到火星。在火星上要熬到下一個窗口期，才有機會回地球。這一來一回，時間太長了，要是氧氣全靠地面運過去，實在是太麻煩，

要知道，為了多運一點東西，燃料要多帶不少，火箭也要做大一點。完了，火箭一大，重量變大，燃料又不夠了，需要再多帶……總之，這是個連鎖反應，載荷重了一點，火箭要放大好多，越大的火箭越貴，這是根本承受不起的，

當然，也可以用在軌加油的辦法解決問題，但是這也還不夠。所以，在火星表面制取燃料就成了非常重要的能力。能就地取材，總是好過千里迢迢的帶過去嘛。

這一次，毅力號上帶了一個電化學實驗裝置叫MOXIE（莫克西），就是為了測試一下能不能從二氧化碳之中提取氧氣。火星大氣之中96%是二氧化碳，盡管大氣很稀薄，但是數量管夠，

這個提取氧氣的裝置體積不大，24cm×24cm×30cm，大概有半個微波爐那么大，重量是17.7公斤，這個裝置要把二氧化碳吸進來，然后加熱到800攝氏度，然后通過熱解離和電催化相結合，讓二氧化碳分子分解成氧離子和一氧化碳分子。氧離子帶負電，我們不是常說“負氧離子”嘛，負氧離子會往高壓電的正電極跑，這不就把氧給分離出來了嘛。最后兩個氧離子搭伴變成一個氧分子，這就是氧氣。莫克西每個小時最多產10克氧氣，

二氧化碳被分解以后還會產生一些一氧化碳，這東西俗稱煤氣，煤氣中毒就是這東西搞的，千萬不能讓這東西混進去，火星大氣之中還有一些其他亂七八糟的氣體，反正這些都不重要，一股腦排出去就萬事大吉了，目前看來，能制取氧氣就是一大進步，

這一次分解二氧化碳制造氧氣并不需要水的參與，但是，產生氧氣只是第一步，未來要制取燃料，制取甲烷，要制取甲烷就必須要水的參與，否則氫原子從哪里來呢？對吧。

氫氣和氧氣來源于電解水，火星上是有水的，二氧化碳來自于火星大氣層。你要想制造甲烷，過程并不復雜。早在1897年，法國化學家薩巴蒂爾和森德倫斯就發現，在高溫高壓下，利用含鎳和鋁的金屬氧化物作為催化劑，可以用氫氣和二氧化碳產生反應，來生成甲烷和水，這就是著名的薩巴蒂爾反應，薩巴蒂爾后來還因此而獲得了1912年的諾貝爾化學獎。

你知道為啥馬斯克的猛禽發動機采用了液氧甲烷作為燃料，而不是液氧煤油嘛，就是因為在火星上是有可能就地取材生產甲烷的，但是沒辦法生產煤油這種復雜的碳氫化合物。這家伙滿腦子惦記的都去火星，一切都是為了去火星做準備的。不過，在他去火星之前，麻煩先把特斯拉的剎車問題解決了再走。

扯遠了，扯回來，

其實薩巴蒂爾反應在航天領域早有運用，您慢慢聽我說。

最近，海南文昌發布了一系列的禁令，從4月23號到30日，禁止一切單位、組織和個人進行各類體育、娛樂、廣告性飛行活動，禁止使用系留氣球等懸掛裝置，禁止燃放孔明燈。其實這些政策當地人都已經習以為常，但凡有這樣的公告，說明文昌發射場要發射火箭了。

沒錯，長征5B遙2火箭經過垂直轉運，已經矗立在發射架上，4月29號上午，要用這枚火箭來發射大陸天宮空間站的核心艙，大家記得到時候看電視轉播哦，

天宮空間站將保持長期有人居住，比過去的天宮1號和2號有人居住的時間都要長。所以資源的循環利用也就更加重要，據了解，天宮空間站就配備了一套薩巴蒂爾反應裝置，

過去，空間站的氧氣一般來自于電解水，氫氣就用不著了，直接排放掉，人呼吸氧氣產生二氧化碳，二氧化碳過去也是沒有用的，要用氫氧化鉀或者是氫氧化鋰吸收掉，但是這么干顯然太浪費了。

現在，把人呼出來的二氧化碳收集起來，和電解水多出來的氫混在一起，利用薩巴蒂爾反應，變成水和甲烷，水可以循環使用，甲烷可以排放掉，不過1個甲烷分子帶了4個氫原子，排出去的話，氫元素還是白白損失了。最好是想辦法把甲烷分解成乙烯+氫氣，氫氣也還可以再利用，1個乙烯分子只含有2個氫原子，排放掉的話，損失比直接排放甲烷要小。

當然，美國人曾經動過腦筋，是不是用二氧化碳+氫氣直接制造水和固體的碳元素，這個過程叫“博世反應”，但是固體碳顆粒對催化劑不利，目前還沒辦法解決，暫時就不考慮這個辦法了，

國際空間站也是2010年才加裝上薩巴蒂爾反應裝置的。我們的空間站是全新的，而且規模也不小，從長遠考慮，肯定是一步到位，直接上薩巴蒂爾反應裝置比較合算。大家別急，過幾天，天和號核心艙就要發射了。

今年可是好戲連臺，馬上要打核心艙段，過一陣子再打神州載人飛船，要打天舟補給飛船，空間站的建設忙得很呢，