中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近期取得了一項(xiàng)引人注目的科研成果，他們成功利用火星大氣作為介質(zhì)，開展了儲(chǔ)能和發(fā)電的研究，為未來的火星探測任務(wù)提供了潛在的能源解決方案。
一直以來，在火星上發(fā)電都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。科學(xué)家們一直在尋找一種既容易獲取又用之不竭的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。此前，科學(xué)界對(duì)于在宇宙空間使用核能發(fā)電的討論中，稀有氣體氦-氙被視為一種潛在的工作介質(zhì)。然而，氦-氙并非火星上的原生資源，需要從地球運(yùn)輸，這不僅成本高昂，還存在運(yùn)輸過程中可能發(fā)生的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，一旦泄漏，將難以及時(shí)補(bǔ)充。
面對(duì)這一難題，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員提出了一個(gè)全新的思路，即將火星大氣作為發(fā)電系統(tǒng)的工作介質(zhì)。他們經(jīng)過深入研究和分析，發(fā)現(xiàn)以二氧化碳為主的火星大氣具有顯著的優(yōu)勢(shì)。相較于氦-氙稀有氣體方案，火星大氣的分子質(zhì)量更大，單位體積做功能力更強(qiáng)。利用火星大氣進(jìn)行發(fā)電，效率最大可提升20%，功率密度最大可提升14%。更重要的是，這一方案可以實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的原地隨時(shí)獲取，為未來的火星探測任務(wù)提供了一種“量體裁衣”的能源解決方案。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究員石凌峰表示，利用火星大氣進(jìn)行發(fā)電和儲(chǔ)能，相當(dāng)于充分利用了當(dāng)?shù)氐馁Y源，這對(duì)于未來可持續(xù)的火星科研站建設(shè)來說，無疑是一個(gè)極具潛力的技術(shù)方案。除了發(fā)電領(lǐng)域，研究團(tuán)隊(duì)還在儲(chǔ)能方面取得了重要進(jìn)展，為火星探測任務(wù)提供了更加可靠的能源保障。
火星的大氣主要由二氧化碳、氮?dú)夂蜌鍤饨M成，其中二氧化碳的含量高達(dá)95%以上，這成為了火星資源利用的主要關(guān)注對(duì)象。為了充分利用這一資源，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了火星電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的概念。這種電池以火星大氣中的活性物質(zhì)作為反應(yīng)燃料，通過化學(xué)反應(yīng)釋放電量，為火星探測器和基地等提供持續(xù)的能源供給。而在儲(chǔ)存電能時(shí)，則結(jié)合電能、光能、熱能等多種能量形式，將能量重新存儲(chǔ)到火星電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中。
據(jù)介紹，火星電池儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅具有高效、可靠的特點(diǎn)，還具有很高的靈活性。它可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行定制，滿足火星探測任務(wù)中各種復(fù)雜的能源需求。這一系統(tǒng)的提出，標(biāo)志著中國在火星能源利用領(lǐng)域取得了重要突破。
研究團(tuán)隊(duì)還指出，火星氣體的高效開發(fā)利用正成為推動(dòng)下一代深空能源系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵突破口。未來，圍繞火星氣體的能源化和資源化利用，可以進(jìn)一步拓展形成火星大氣利用的綜合能源系統(tǒng)。這一系統(tǒng)不僅將為火星探測任務(wù)提供持續(xù)、穩(wěn)定的能源供給，還將為火星科研站的建設(shè)和運(yùn)營提供有力支持。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在火星大氣利用方面的研究成果，不僅展示了中國在深空探測領(lǐng)域的實(shí)力，也為未來的火星探測任務(wù)提供了重要的技術(shù)支撐。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信在未來的火星探測中，我們將看到更多中國智慧的閃耀。
