星際旅行如何獲得氧氣，科學家已著手實踐
藝術家對火星人工重力轉移飛行器的渲染。
太空機構和私人公司已經有了在未來幾年內將人類送上火星的先進計劃——最終將其殖民化。隨著越來越多的類地行星圍繞著附近的恆星，長途太空旅行似乎從未像現在這樣令人興奮。
然而，對於人類來說，在太空中生存是不容易的。長距離太空飛行的主要挑戰之一是運送足夠的氧氣供宇航員呼吸，併為複雜的電子設備提供足夠的燃料。遺憾的是，太空中只有很少的氧氣，而且距離很遙遠，所以很難快速地補充氧氣。
但是現在，發表在自然通訊上的一項新研究表明，在零重力環境下，利用半導體材料和陽光（或星光）來製造氫（用於燃料）和氧氣（生命）是可能的，這使得持續的太空旅行成為可能。
美國國家航空航天局宇航員凱特。魯賓斯在國際空間站上與一個氮/氧補給系統燃料箱一起工作。這些坦克被設計成可以插入空間站現有的空氣供應網絡，以補充機組人員的可呼吸的空氣供應。
利用太陽的無限資源來為我們的日常生活提供動力是地球上最大的挑戰之一。當我們慢慢地從石油轉向可再生能源時，研究人員對使用氫作為燃料的可能性感興趣。最好的方法是將水（H2O）分解成它的組成成分：氫和氧。這是可能的，使用一種叫做電解的過程，它包括通過含有一些可溶性電解質的水樣來運行電流。這將把水分解成氧和氫，這兩個電極分別在兩個電極上分開釋放。
雖然這種方法在技術上是可行的，但它還沒有在地球上輕易獲得，因為我們需要更多的氫相關的基礎設施，如氫氣補給站，來擴大它的規模。
太陽能
以這種方式從水中產生的氫和氧也可以作為航天器上的燃料。發射一枚帶有水的火箭實際上比用額外的火箭燃料和氧氣發射火箭要安全得多，這可能是爆炸性的。一旦進入太空，特殊的技術就可以將水分解成氫和氧，進而可以用來維持生命，或者通過燃料電池為電子設備供電。
這樣做有兩種選擇。一種是像我們在地球上做的那樣，使用電解液和太陽能電池來捕捉陽光並將其轉化為電流。
另一種方法是使用“照片催化劑”，它通過吸收光粒子——光子——進入插入水中的半導體材料。光子的能量被電子中的一個電子吸收，然後跳躍，留下一個洞。自由電子可以與水中的質子（組成原子核和中子）發生反應，形成氫。同時，這個孔可以從水中吸收電子，形成質子和氧氣。
這個過程也可以被逆轉。氫和氧可以結合在一起，或者“重新組合”，利用一個燃料電池，返回由“光催化”所吸收的太陽能——可以用來驅動電子設備的能量。重組只形成水作為一種產品——這意味著水也可以被循環利用。這是長途太空旅行的關鍵。
使用照片催化劑的過程是空間旅行的最佳選擇，因為設備的重量比電解所需的要輕得多。從理論上講，它應該很容易工作。這在一定程度上是因為陽光的強度要高得多，而地球的大氣層在到達地表的過程中吸收了大量的陽光。
泡沫管理
在這項新研究中，研究人員放棄了光催化的完整實驗裝置，在一個120米的下降塔上，創造了一個類似於微重力的環境。當物體在自由落體過程中加速向地球加速時，重力的作用就會隨著重力的作用而減弱，因為加速度是相等的和相反的力。這與宇航員和戰鬥機飛行員在飛機上加速時所經歷的G力是相反的。
研究人員成功地證明了在這種環境下分解水是可能的。然而，當水被分解成氣體時，氣泡就形成了。從催化劑材料中去除氣泡是很重要的——氣泡阻礙了產生氣體的過程。在地球上，重力使氣泡自動浮在水面上（表面附近的水比氣泡的密度更大，這使得它們成為buyonant）——釋放出催化劑的空間，從而產生下一個氣泡。
在零重力條件下，這是不可能的，氣泡將保持在催化劑的位置或接近催化劑的位置。然而，科學家們通過創造金字塔形狀的區域來調整催化劑的納米尺度特徵，在這種區域中，氣泡可以很容易地脫離尖端，漂浮到介質中。
但一個問題仍然存在。在沒有重力的情況下，氣泡會留在液體中——儘管它們已經被從催化劑本身中分離出來了。重力允許氣體輕易地從液體中逸出，這對於使用純氫和氧是至關重要的。如果沒有重力的存在，沒有氣泡浮在水面上，並與混合物分開——相反，所有的氣體都是用來製造泡沫的。
通過阻斷催化劑或電極，這就大大降低了過程的效率。圍繞這一問題的工程解決方案將是成功實現太空技術的關鍵——有一種可能是使用離心力從航天器的旋轉中分離出氣體和溶液。
然而，由於這項新研究，我們離長期的人類太空飛行更近了一步。
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