Recientemente, se llevó a cabo un experimento sobre tecnología de fotosíntesis artificial extraterrestre en uno de los «cajones espaciales» del gabinete de pruebas básicas aeroespaciales en el módulo de laboratorio Mengtian de la estación espacial china, logrando con éxito la primera verificación internacional en órbita de nuevas tecnologías para conversión eficiente del dióxido de carbono y regeneración del oxígeno, lo que se espera que siente las bases técnicas para las futuras grandes misiones tripuladas de exploración del espacio profundo de China.
¿Qué es la fotosíntesis artificial extraterrestre?
Los científicos han descubierto que los catalizadores semiconductores pueden descomponer el agua y convertir el dióxido de carbono bajo la luz, y lo llaman «fotosíntesis artificial». La «fotosíntesis artificial» es similar a la fotosíntesis de las plantas verdes:
En primer lugar, todos convierten la energía solar en energía química;
En segundo lugar, las materias primas de la reacción son agua y dióxido de carbono, y los productos son compuestos que contienen oxígeno y carbono.
En 2015, investigadores chinos propusieron el concepto de «fotosíntesis artificial extraterrestre» para llevar a cabo la utilización de recursos in situ fuera de la Tierra y comenzaron la investigación. La «fotosíntesis artificial extraterrestre» es la conversión in situ de dióxido de carbono y agua en oxígeno y compuestos que contienen carbono utilizando energía solar mediante métodos físicos y químicos fuera de la Tierra. Es una nueva tecnología para la conversión eficiente de dióxido de carbono y la regeneración de oxígeno basada en Utilización de recursos .
¿Cuáles son las ventajas de la tecnología de fotosíntesis artificial extraterrestre?
En comparación con la tecnología de reducción de dióxido de carbono de alta temperatura y alta presión comúnmente utilizada, la fotosíntesis artificial extraterrestre puede lograr la reducción de dióxido de carbono y la producción de oxígeno a temperatura normal (temperatura ambiente ~ 298 K) y presión normal (una atmósfera ~ 101 kPa); también puede Realizar energía solar → energía química, energía solar → energía eléctrica → energía química, energía solar → energía térmica → energía química y otros métodos de conversión de energía pueden mejorar eficazmente la eficiencia de utilización de energía.
Además, al cambiar el catalizador de la reacción, se pueden personalizar diferentes productos de reducción de dióxido de carbono de la fotosíntesis artificial extraterrestre, incluido el metano o el etileno que se pueden usar como propelentes, el ácido fórmico que se puede usar como materia prima importante para sintetizar azúcares, etc., lo que tendrá gran importancia para la futura fotosíntesis extraterrestre a largo plazo. La supervivencia y la utilización de recursos in situ son de gran valor y trascendencia.
¿Cuáles son las características de los dispositivos de prueba en órbita?
Aunque el dispositivo experimental de tecnología de fotosíntesis artificial extraterrestre es sólo uno de los «cajones espaciales» en el gabinete de pruebas básico aeroespacial, sus funciones son muy poderosas. No sólo puede producir oxígeno y combustibles que contienen carbono a través de la «fotosíntesis artificial» en órbita, sino también monitorear el proceso de reacción y analizar los productos en línea, y obtener una gran cantidad de experimentos de procesos físicos y químicos multifásicos de gas, líquido y sólido en un Entorno de microgravedad. Los datos proporcionan una base importante para la investigación científica y el desarrollo tecnológico.
Además, este «cajón espacial» también tiene la capacidad de «actualizarse» en órbita. Mediante la sustitución de módulos en órbita, puede verificar diferentes tipos de reacciones y lograr una rápida iteración tecnológica.
¿Qué resultados se obtuvieron en las pruebas en órbita?
En la actualidad, el dispositivo experimental de tecnología de fotosíntesis artificial extraterrestre ha completado un total de 12 pruebas en órbita en la primera y segunda fase. Ha logrado la primera conversión de dióxido de carbono y regeneración de oxígeno basada en tecnología de fotosíntesis artificial extraterrestre en el mundo, y ha obtenido Reducción de oxígeno y dióxido de carbono. El producto es etileno.
Los experimentos en esta fase han verificado con éxito la conversión catalítica de dióxido de carbono a temperatura ambiente, el transporte y la separación de gases en la interfaz de la reacción multifásica de sólidos, líquidos y gases en microgravedad, el control de flujo de gas y líquido de alta precisión en el espacio y la alta Detección en línea de productos de reducción de oxígeno y dióxido de carbono con alta sensibilidad. Se han utilizado tecnologías clave para obtener una gran cantidad de datos experimentales sobre procesos de reacción física y química multifásica en condiciones de microgravedad, lo que proporciona una base importante para el desarrollo de nuevas tecnologías para la utilización de instrumentos extraterrestres. recursos in situ.
Se espera que apoye aún más la supervivencia extraterrestre humana y la exploración del espacio profundo en el futuro.
En el futuro, si los humanos volvieran a poner un pie en la Luna, o incluso alcanzaran el más distante Marte y los asteroides, cómo «deshacerse del suministro de recursos de la Tierra» será uno de los principales desafíos para la supervivencia humana a largo plazo fuera de la Tierra.
«¿Es posible que vivamos en otro planeta durante mucho tiempo?» se ha convertido en una de las 125 preguntas científicas más candentes del mundo. El uso de los recursos del suelo estelar o de los recursos de dióxido de carbono de la atmósfera marciana para preparar oxígeno y combustible es un medio importante para lograr la utilización de recursos extraterrestres y deshacerse del suministro de recursos de la Tierra. Se espera que la tecnología de fotosíntesis artificial extraterrestre se convierta en una de las tecnologías importantes para la futura utilización de recursos extraterrestres y proporcione apoyo técnico clave para las principales misiones tripuladas de exploración del espacio profundo .
Cactus24 (03-02-2025)
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