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徐欣团队研发出新型生态循环系统,模仿地球自然生态,利用植物光合作用产生氧气,吸收二氧化碳;搭配先进的电解水装置,将宇航员呼出的水汽以及尿液等废水回收处理,电解产生氢气与氧气,实现氧气自给自足。
食物供应亦是重中之重。
长期食用压缩食品,宇航员营养失衡、食欲下降,影响身心健康与工作效率。
徐欣主导开发太空农业项目,在飞船内搭建垂直农场,种植生菜、萝卜、西红柿等蔬菜,以及小麦、水稻等粮食作物;利用
led
光照技术,精准模拟太阳光谱,调控光照时长与强度;研发特殊土壤基质与营养液,富含植物生长所需矿物质与微量元素,确保作物茁壮成长。
同时,开展昆虫养殖实验,培育富含蛋白质的黄粉虫、蚕蛹等,丰富食物种类,补充优质蛋白。
水,生命之源,星际旅行中水资源循环利用至关重要。
除上述电解水与废水回收技术,徐欣团队还设计出高效的水净化系统,采用多层过滤、反渗透、紫外线消毒等工艺,去除水中杂质、微生物与有害物质,让废水达到饮用标准,循环利用率超
95%。
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基地建设所需材料
抵达目的地后,建立永久性深空基地,所需材料种类繁多、用量巨大。
从结构材料看,普通钢材在宇宙极端环境下易变形、腐蚀,无法满足需求。
徐欣团队研发出新型碳纳米管复合材料,以碳纳米管为增强相,与陶瓷、金属等基体复合,具有超高强度、低密度、耐高温、耐辐射特性,是基地主体结构的理想选材;利用
3d
打印技术,根据基地设计模型,快速、精准地打印出各类建筑构件,大幅降低施工难度与人力成本。
防护材料同样关键。
宇宙中充斥着高能粒子、宇宙射线以及微陨石,对基地设施与人员安全构成严重威胁。
徐欣团队研制出多层复合防护盾,内层为高强度铝合金,吸收并分散冲击力;中层是吸能橡胶材料,缓冲碰撞能量;外层覆盖抗辐射涂层,阻挡宇宙射线与高能粒子。
经模拟测试,防护盾能有效抵御直径达数厘米的微陨石撞击,隔绝
99%以上宇宙射线。
能源采集与转换设备材料不可或缺。
在类地行星上,太阳能、风能、地热能等清洁能源资源丰富,徐欣团队研发适配不同能源形式的采集与转换材料。
太阳能光伏板采用新型钙钛矿材料,光电转换效率超
30%;风力发电机叶片选用轻质高强度碳纤维复合材料,提升风能捕获效率;地热能采集装置则由耐高温合金打造,搭配高效热交换器,实现地热能稳定输出。
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应对突发状况的冗余储备
星际探索充满不确定性,徐欣深知冗余储备的重要性。
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