火星漫游车就地取材自我充电

也许是由于火星是太阳系中最有可能存在生命的星球，人类对火星的兴趣一直是非常浓厚的，从没有停止过对火星的探测。1996年12月，美国发射了“火星探路者”探测器，经过7个月的星际飞行，在火星的阿瑞斯平原着陆；2001年10月23日美国宇航局“奥德赛”火星探测器进入火星轨道，并向地面控制中心发出了标志其入轨的信号。而这些探测器都受携带燃料的限制，难以持久在火星上扎根。

美国俄亥俄州克利夫兰NASA格林研究中心的黛安.利纳和杰弗里Geoffrey.兰迪斯设计了一种新颖的火箭发动机，这种发动机可以利用火星大气制造出燃料，为火星漫游车提供动力，从而达到自给自足，即不必由地球上供给燃料，因此可以进行长时间的火星实地探测，而且这种漫游车可以进入地形复杂得多的地区进行考察，这样可以将探测火星的行动推向纵深。

1997年，美国NASA发射的“旅居者号”火星漫游车是一种有车轮的漫游车，它的严重缺点是不能在高低不平的复杂地形区（如怀疑有水流痕迹的地区）行动。而新设计的这种燃料自给自足的跳跃式漫游车，可以穿越峡谷和跃过悬崖，它可以在任何地方着陆，进行各种探测。它在某一地点进行探测的同时可以利用火星大气制造燃料，为火箭提供动力，然后再跳跃到另一个探测地点。

利纳和兰迪斯设计的火箭发动机利用氧和一氧化碳燃烧作推进剂，而氧和一氧化碳这两种气体都可以用火星上的二氧化碳分解制造。火星大气中含有95％的二氧化碳，为了将二氧化碳分解成一氧化碳和氧，这两位科学家用一种称为沸石的多孔材料，在夜间低温下吸入二氧化碳，而白天则利用太阳能的热量又将二氧化碳驱赶出小孔，使二氧化碳进入一种氧化锆电解电池，这种电池可将二氧化碳分解成一氧化碳和氧。然后分别将一氧化碳和氧冷冻和储存，作为火箭的推进剂。

兰迪斯说，一氧化碳虽然在氧化燃烧时产生的效率不是太高，但只要采用一种适当的催化剂，它也可以在氧中燃烧释放足够的热量。现在科学家还在观察一氧化碳在各种催化剂作用下的化学反应，预计用氢作催化剂效果可能更好。利纳声称，用水可以分解出氢和氧，而从火星大气中可以得到少量的水，这样，跳跃式火星漫游车的燃料和氢催化剂都可以自给自足，不必从地球上供给。

火箭发动机的效率取决于每公斤推进剂产生的推力，推力越大，说明效率越高，利纳的试验表明，用一氧化碳和氧作推进剂的发动机虽然只有用氢和氧作推进剂的发动机约一半的推力，但在火星上已经足够。

在示意图中，简要地说明了跳跃式火星漫游车制取燃料自给自足的原理。首先，漫游车上的气泵在夜间将火星大气中的二氧化碳泵入多孔的沸石，在白天利用太阳能的热量将二氧化碳驱赶出小孔进入电解电池，将二氧化碳分解成一氧化碳和氧。然后分别送入氧箱和一氧化碳箱进行冷冻。

图中说明，跳跃式火星漫游车跳跃的距离和高度与漫游车在一个地点停留“充电”的时间即从火星大气中制造燃料的时间有关。停留50天，可跳500米远，300多米高；停留68天，可跳1000米远，400多米高；停留100天，可跳2000米远，600多米高；停留155天，可跳4000米远，800多米高。也就是说，这种跳跃式漫游车可以穿越任何峡谷和跳过任何悬崖。

插图说明：无线天线 氧箱 一氧化碳箱 散热板驱散二氧化碳泵和冷却器的热量 火箭发动机 太阳能产生系统 低温冷却氧气和一氧化碳 电解电池将二氧化碳分解为氧气和一氧化碳 泵抽二氧化碳 充电50天 充电68天 电100天 充电155天 跳跃长度（米） 高度（米）

2001.11.3.p22.new.