国际空间站尝试用微生物发电,这种菌群同时还能净化水

Space 报道,科学家正在国际空间站上进行一项实验,尝试用希瓦氏菌来发电。这是人类首次尝试利用微生物来为空间站提供电力能源。

NASA 做了一个小视频来讲解实验原理:希瓦氏菌属于发电菌群,它们可以把电子由体内传输到其周围微小的附器上来发电。而且,希瓦氏菌不仅能发电,还能帮助航天员净化水——如果这两种用途能够被顺利应用,将来宇航员进行太空飞行时需要携带的物资将大大减少。

科学家已经将一批名为 Shewanella oneidensis MR-1 的微生物送上了太空,他们需要验证希瓦氏菌能否在太空生存和繁殖。因为用它发电的前提是,希瓦氏菌需要大量个体彼此紧密地挨在一起形成一个薄片才能发电,这一过程的前提是希瓦氏菌能够在太空顺利繁殖。

此外,科学家们还要检查它是否能够以与地球相同的速率传输电子,以及它形成生物膜的方式是否会受到微重力环境的影响等等。

载人航天器传统的用电方式有太阳能发电、核能发电、燃料电池供电和蓄电池供电等。

早期的航天器,大都使用化学电池作为电能来源。这些化学电池的基本原理和我们日常生活中使用的干电池、手机电池等基本一致,能够持续供电的时间不长。当电池的电能耗尽时,由于无处充电,航天器便不得不停止工作。“东方红一号”卫星仅在太空中工作了28天,就是受到了电池电量的限制。

现在的航天器,在轨道上工作时大都会伸展出一个形似翅膀的装置,这个“翅膀”就是太阳能电池帆板,它的作用就是将太阳能转化成电能。随着太阳能技术的不断进步,太阳能帆板的供电效率越来越高,已经成为了在地球附近工作的航天器的主要电能来源。虽然太阳能取之不尽用之不竭,但如果要像飞掠冥王星的“新视野”号和飞出太阳系的“旅行者”号那样出一趟远门,太阳能就不足以支撑航天器工作了。随着与太阳距离的增加,太阳光将越来越弱,太阳能帆板产生的电能也会越来越少。

NASA 在介绍利用希瓦氏菌发电的文章中也提到了这一点。“随着人类进一步深入太阳系,宇航员需要获得在更长时间的航行中生产自己的能源的方法。”NASA 写道,而且因为希瓦氏菌能够通过消耗废水中的有机废物来净化水,并且同时又可以收获这些有机物的电子来生产电,确实是一个更理想的能量来源。

通过核裂变的核反应堆来获取电能同样是一种常用做法,但却存在较大风险。1978 年,苏联人在推进空间核反应堆技术时,曾造成了第一起大规模太空核事故。美国前总统卡特曾签署命令,禁止在地球附近工作的美国航天器使用核能。但是,核裂变却是目前在空间中利用核能高效大量产能的唯一来源。未来,希瓦氏菌未必有能力代替核能发电,但却有助于在更多的场景解决宇航员的用电问题。

题图/visualhunt

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