據(jù)國外媒體報道,美國海軍研究實驗室(USNavalResearchLaboratory,NRL)的太空機器人專家正在致力于研制新一代的行星探測漫游車(explorationrovers)。他們研制的這種機器人完全不同于之前發(fā)射的太空機器人,它們不但個體小,而且采用微生物提供持久的電能。獨辟蹊徑采用“小家伙”去探索火星和其它星球?qū)⒏?jié)能環(huán)保。
科學(xué)家表示,未來的太空任務(wù)將需要能夠發(fā)送龐大的數(shù)據(jù)量。到現(xiàn)在為止,只能通過空間機構(gòu)建設(shè)越來越大的航天器滿足需求。但是,這條道路似乎難以為繼。
美國宇航局在2004年派出兩輛火星探測漫游車:“機遇”號和“勇氣”號火星車到這個紅色星球,現(xiàn)在又發(fā)射“好奇”號火星車?!昂闷妗碧柣鹦擒囀且粋€汽車大小的火星遙控設(shè)備,是前往火星的探測器制造的有史以來最大的隔熱板,約一噸重。其使命是探尋火星上的生命元素。
為了將更大的機器發(fā)送到其它星球,工程師就必須建立極為昂貴的火箭,以及運載核能為機器提供動力。NRL的研究小組認(rèn)為,另一種解決方案是利用小型機器通過另一種方法獲得龐大的數(shù)據(jù)量。該小組說,一大群小型機器人,每個體重不到一公斤,它們和一個更為復(fù)雜的機器一樣可以完成相同的任務(wù),但只需幾分之一的成本,并且可以降低能源消耗,具有更大的靈活性。NRL航天器工程系的研究者正在開發(fā)能夠探測其它行星的小型機器人,它們由細(xì)菌提供動力。專家格雷戈里-斯科特(GregoryScott)領(lǐng)導(dǎo)該團(tuán)隊。
微生物燃料電池是目前在太空探索研究方面最有前途的途徑之一,因為它們可以提供持續(xù)可靠的能源,甚至比目前為“好奇”號火星車供電的核反應(yīng)器提供更長的供電時間。實際的電源來自細(xì)菌本身的代謝過程。微生物產(chǎn)生的電子通過一個陽極陰極電阻電路發(fā)送,然后產(chǎn)生電力。這樣的電池可以自然地充電,因為微生物具有繁殖能力。這種方法為目前困擾著太陽系探測任務(wù)的長期電力存儲問題提供了一個很好的解決方案。斯科特在最近的一份聲明中說:“這項研究為空間和機器人應(yīng)用中的低功率電子產(chǎn)品的長期發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。”他總結(jié)說:“微生物燃料電池外加低功耗的電子設(shè)備,滿足機器人系統(tǒng),尤其是行星機器人的能量需求。”
利用微生物發(fā)電其實已不新奇,很多國家都已致力于研發(fā)微生物電池,其原理是將微生物產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。利用微生物的發(fā)酵技術(shù),提供微生物有氧呼吸的必要原料,就可以使微生物大量繁殖并進(jìn)行有氧呼吸,其放出的巨大熱量可用于發(fā)電。微生物發(fā)電這一令人期待的發(fā)電模式正逐漸顯現(xiàn)出巨大的潛力。
目前載人飛船上天,宇航員在太空飛行中產(chǎn)生大量的排泄物??茖W(xué)家正在研究利用“泥菌”屬微生物將這些太空垃圾變廢為寶,即讓“泥菌”屬微生物“吃下”人類的排泄物,產(chǎn)出電能。具體做法是將這種“泥菌”屬微生物放在一個特別設(shè)計的燃料電池里,這塊電池的燃料不是氫,而是人類的排泄物。“泥菌”吞食下排泄物后,分解出電子,隨后電子被轉(zhuǎn)移到電池的一極,當(dāng)電子流向電池另一極時,碰撞出電流。如果這一設(shè)想真的能變?yōu)楝F(xiàn)實,那么受益的不僅是宇航員,人類的排泄物都可以變廢為寶了。