Question

隨著我國航天科技的迅速發(fā)展，探測火星已成為我國航天科技發(fā)展的遠景目標，但要把人類送上火星，還有許多航天技術問題需要解決。如：如何提供在往返路程中航天員呼吸所需要的氧氣和消除呼吸過程中產生的二氧化碳就是一個值得研究的問題。已知一個成年人平均每年要呼吸空氣6 570 000 L左右，而目前的飛船飛往火星來回一趟需兩年的時間，如果在飛船發(fā)射時攜帶所需的氧氣，則質量很大，將大大提高發(fā)射的成本和難度。

(1)若飛船上有三名航天員，請計算來回火星一趟，理論上需要氧氣________kg。(按空氣中氧氣體積分數(shù)為21%計算；氧氣的密度是1.43 g/L)

(2)有人提出在飛船上供氧的兩個方案：

①通過太陽能電池產生的電流來電解水；

②通過下列化學反應產生氧氣：2Na₂O₂+2CO₂====2Na₂CO₃+O₂

從減少飛船發(fā)射質量和消除呼吸過程中產生的二氧化碳的角度，請你評價這兩個方案最主要的優(yōu)缺點。

(3)也有科學家提出研究使航天員人工冬眠的技術或加快飛船速度，縮短航行時間來減少氧氣的攜帶量。你是否有較好的方案，請舉一例：_______。你提出該方案的簡要理由：_______。

Answer 1

解析：(1)理論上需要氧氣的質量為：

6 570 000 L×21%×2×3×1.43 g/L=11 838 kg。

(2)題目提示要從兩方面去考察問題。從CO₂的循環(huán)處理來看，方案②要優(yōu)于方案①，但通過計算可知，產生同質量的O₂，方案②消耗原料質量大，發(fā)射成本高，從這點看，方案①要優(yōu)于方案②。我們最熟悉的CO₂與O₂之間的循環(huán)就是植物的光合作用了，它與人的呼吸作用過程恰好相反，且成本低，簡單易行。

答案：(1)11 838  (2)方案①：優(yōu)點是產生同質量的氧氣，飛船發(fā)射時質量較�。蝗秉c是不能同時消除呼吸過程中產生的二氧化碳。方案②：優(yōu)點是產生氧氣的同時能消除呼吸過程中產生的二氧化碳；缺點是產生同質量的氧氣時飛船發(fā)射質量較大。(3)在飛船內種植光合作用效率較高的植物  二氧化碳和氧氣循環(huán)利用，既能減輕飛船發(fā)射的質量，同時又能消除呼吸過程中產生的二氧化碳