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科研人员介绍,在火星上发电并非易事,要考虑到使用一种易于获取且用之不竭的介质来实现发电。在地球上发电,例如火电站和核电站使用的工作介质一般是水。而在宇宙空间开展核能发电,此前科学界讨论比较多的是采用稀有气体氦-氙作为工作介质,但是氦-氙并不是火星上原生的资源,会面临从地球运输到火星过程中出现泄漏后不能及时补充的问题。那么如何用火星上原生的资源发电?中国科学技术大学研究人员提出将火星大气作为发电系统工作介质的新思路。
经过研究分析,科研人员发现相较于目前广泛研究的氦-氙稀有气体方案,以二氧化碳为主的火星大气具有较大的分子质量和单位体积做功能力,将其用于发电系统,效率最大可提升20%、功率密度最大可提升14%,而且可以实现工作介质原地随时获取,这就为未来大规模火星探测任务提供了一种“因地制宜”的能源生产解决方案。
与地球表面不同,火星大气由二氧化碳、氮气、氩气等气体组成,其中二氧化碳含量高达95%以上,这成为火星资源利用的主要关注对象。为了将来人类可以利用火星上的大气进行储能,中国科学技术大学科研团队创新性地提出了火星电池储能系统概念。这种火星电池以火星大气中的活性物质作为反应燃料,来实现电量释放,为火星探测器和基地等提供持续能源供给。而在电能储存时,则结合电能、光能、热能等能量形式,将能量重新存储到火星电池储能系统中。
研究人员在模拟火星大气及昼夜温差的条件下,对这种电池的性能开展了测试。结果显示,即使在0℃低温环境下,电池依然能稳定驱动电子设备。使用火星大气作为燃料,不仅大幅减轻了电池系统整体重量,还实现了能源的就地获取与自给自足,为火星开发与研究提供了全新的高能量密度储能方案,对提升火星任务的自主性与可持续性具有重要意义。
据介绍,未来,围绕火星气体的能源化和资源化利用,结合发电、储能、供热、制氧、制燃料等,可以进一步拓展形成火星大气利用的综合能源系统。比如,火星表面的平均温度只有约零下63℃,发电系统的低温段余热,能够解决火星科研站的热能供应问题,同时中温段和高温段火星气体可以分别为甲烷化反应制燃料和高温电解制氧技术提供反应气,将富含的大量碳原子和氧原子的火星气体,转变为氧气和甲烷燃料等探测任务所需的宝贵资源。因此可以说,火星气体的高效开发利用,正成为推动下一代深空能源系统构建的关键突破口。
6月5日,在文化和旅游部国际交流与合作局、西藏自治区文化和旅游厅的组织下,“中国西藏·扎西德勒2025年国际旅行商西藏行活动”在西藏自治区开展。来自16个国家及港澳台地区的100家旅行商,共计105位境外游客组成的国际旅行商考察团,首次集体走进山南市琼结县强吉村,深度体验藏地千年古村的历史底蕴与乡村振兴新貌。
这一世界性难题的解决既需要深厚的物理和数学功底,还需要研发新仪器设备,在雷电频发多灾区和特殊环境区域开展野外观测实验,主动诱发雷电来探测其过程机理。该研究面临许多艰辛、危险和困难,需要经受暴雨、大风、强电磁辐射等恶劣环境的考验。由于涉及探测技术自主创新、多尺度观测融合及机理分析建模的复杂研究链条,往往导致科研周期长、成果产出慢bat365app官网入口登录,在当前普遍追求热点、速出成果的科研环境下,这种需要长期积累的大气物理基础研究面临诸多现实困难,比如经费短缺、人才吸引力不足等,但中国科学家始终坚守在这一关乎国家安全和民生福祉的战略性基础研究领域,并不断创新发展。
中国雷电研究经历了从1980-1990年代学习追踪西方先进雷电探测技术和野外观测方法,到近年来引领的跨越式发展。最近这20多年来,中国科学家突破关键技术,通过攻克多频段、大动态范围的超高分辨率探测难题,发展雷电声-光-电-磁高精度同步探测体系,实现了对雷电全过程亚微秒级放电特征解析和精细化三维动态成像,在雷电类型、物理过程和机理方面取得突破性认识,创新提出雷电不连续发展传输理论,在国际上产生引领性影响。
高精度雷电探测技术的发展也推进了雷电气象学的巨大进步,中国科学家依据青藏高原高海拔这一特殊环境的多年观测,提出雷暴云下部主导型的三极电荷分布模态,受到国际学术界高度关注,并被全球多地观测所证实,成为具有全球普遍意义的三种雷暴云电荷结构之一;基于高精度雷电探测技术进步,中国科学家创建面向中尺度数值模式的雷电资料同化方案,被美国国家大气研究中心开发的国际主流天气研究与预报模式(NCAR-WRF)采用,是迄今唯一被正式采用的雷电资料同化方案,标志着闪电观测资料纳入短时强对流预报取得了实质性进展。
她不仅引领中国雷电研究达到国际领先水平,为中国大气物理学科发展和国际地位提升做出突出贡献,还不断推动全球大气电学发展和雷电研究进步:2018和2022年连续两届当选国际大气电学委员会主席;2007年作为大会主席首次在中国组织召开四年一届的国际大气电学会议,领导2022在以色列和2026将在西班牙举办的第17、18届国际大气电学会议;2017年发起并在北京举办首届雷电物理与雷电气象学国际研讨会。(完)