马斯克：SpaceX将用二氧化碳制造火箭燃料！靠谱吗？应该怎么做？2021-12-15 22:46:25　来源: 科技修仙EScat  举报 6park.com
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12月14日，SpaceX的创始人埃隆∙马斯克在社交媒体上表示，SpaceX正在启动一个项目：将大气中的二氧化碳提取出来，并转化为火箭燃料。同时，马斯克补充说，“如果有兴趣，请加入。”并表示这项计划对前往火星也很重要。 6park.com
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这是因为离开火星的火箭发动机目前计划以甲烷和液氧为燃料。而这颗红色星球上不存在这两种物质，这意味着它们需要从地球运输，但运输成本很高。有数据显示，运送火箭发射所需的 30 吨甲烷和液氧燃料，预计要耗资约 80 亿美元。因此，为了降低这一成本，直接在火星制造燃料就成了最好的选择，而最好的燃料就是二氧化碳。并且，恰好在火星的大气中，有 95.3% 都是二氧化碳。 6park.com

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那么利用二氧化碳制造火箭燃料靠谱吗？其实方法还真有不少！ 6park.com

二氧化碳是火星上唯一可用的资源之一，科学家从未停止将其变成燃料的探索，而且目前已经有了不少办法，既有化学方法也有生物方法，其中化学方法比较丰富。例如瑞士理工学院的科学家们就曾使用新型催化剂，把二氧化碳转化为一氧化碳、氧气和其他副产品。然后，生产出来的一氧化碳又可以继续与氢气结合，再生成各种碳氢化合物燃料。例如，甲醇、乙醇等动力燃料。 6park.com

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他们先用氧化铜纳米颗粒做一个多孔板，再覆盖一层接近单原子厚度的锡纳米材料，这种板既是电极，又是催化剂。并且，催化剂接触面积大，催化效果好。能将13.4%的二氧化碳转化为一氧化碳、氧气和其他副产品。值得注意的是，该技术利用太阳能作为能量来源，是一种电解加催化的技术原理。该技术采用的催化剂方便可得，成本低廉，而且转化和分离过程简便、效果好。 6park.com

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无独有偶，牛津大学的化学家也使用了廉价的铁基催化剂，成功解决了这个将二氧化碳转化为燃料的困难。他们在一个小反应室中对其新催化剂进行了测试，该反应室设置为 300 摄氏度，并加压到海平面气压的 10 倍左右。在 20 个小时内，催化剂将反应室内 38％ 的二氧化碳转化为燃料。该转化反应还可生产乙烯、丙烯和丁烯等轻质烯烃。 6park.com

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除此之外，辛辛那提大学的工程师也有将二氧化碳转化为燃料的方法。他们通过在反应器中使用各种碳催化剂，如碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和 3D 石墨烯泡沫，将二氧化碳转化为甲烷。已故法国化学家保罗·萨巴蒂尔将其称为“萨巴蒂尔反应”，这是国际空间站用来从宇航员呼吸的空气中去除二氧化碳并产生火箭燃料以保持空间站处于高轨道的过程。 6park.com

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上图：一个实验反应器使用石墨烯作为催化剂，将二氧化碳转化为甲烷。 6park.com

而脑洞比较大的是利用生物将二氧化碳制成燃料。众所周知，生物特别擅长将二氧化碳转化为有用的产品，这使它非常适合制造火箭燃料。这是美国佐治亚理工学院的研究人员开发出的一种概念，同样可以在火星上制造火星火箭燃料，并用于在未来将宇航员送回地球。 6park.com

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生物生产过程需要利用这颗红色星球的三种原生资源：二氧化碳、阳光和冷冻水。同时需要将两种微生物运送到火星。第一种是蓝藻，它会从火星大气中吸收二氧化碳并利用阳光制造糖分。一种是大肠杆菌，会将这些糖转化为火星特有的推进剂，称为 2,3-丁二醇，用于火箭和其他推进装置。 6park.com

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而为了建造这个生产设施，首先要将一些塑料材料运送到火星，再用这些材料组装成占据四个足球场大小的光生物反应器。蓝藻将利用二氧化碳作为原料，通过光合作用在反应器中生长。单独反应器中的酶会将蓝藻分解成糖，这些糖可以被输送到大肠杆菌中以生产火箭推进剂。推进剂将使用先进的分离方法与大肠杆菌发酵液分离。但需要注意的是，2,3-丁二醇已经存在很长时间了，但我们从未将其用作推进剂，虽然它是一个很好的候选。 6park.com

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上图：四个足球场大小的光生物反应器覆盖着蓝藻，可以在火星上生产火箭燃料。 6park.com

由此看来，马斯克的想法并非天方夜谭，二氧化碳确实能成为制造火箭燃料的原料。更重要的是，二氧化碳似乎势必会成为火星火箭的燃料，让我们的宇航员从火星起飞回到地球。 6park.com