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呼吸氮气和氩气

呼吸氮气和氩气

关于空气的话题,请你思考一下这个很少提及的事实:我们吸入了大量的氮气。地球海平面高度的空气中大约有78%是氮气,20%是氧气,还有2%是像氩气和二氧化碳这样的微量气体。然而,只有氧气才能被我们的血液吸收。氮气被我们的肺吸进去又呼出来。两个氮原子结合得非常紧密,几乎不会与任何物质发生反应。氮气约占地球空气的78%,这一事实意味着它们约占气压的75%……或多或少吧。氮的相对原子质量是7,氧的相对原子质量是8,稍微重一点。这里的关键是,空气不是空的。[33]它以氮气为主,惰性的氮气对气压非常重要。

根据NASA“海盗号”任务获得的数据,火星大气层虽然很薄,但却含有95.3%的二氧化碳、2.7%的氮气、1.6%的氩气,以及少量的氧气、水蒸气、一氧化碳和其他气体。[34]那么,在加压的火星栖息地,我们所呼吸的空气是由什么构成的呢?我们动物所需要的只有氧气。但是100%的氧气环境具有高度腐蚀性且易燃。只要一点火星,整个栖息地就会爆炸。理想情况下,我们希望栖息地的空气与地球的空气相似。问题是火星上的氮气供应不足。只能做一部分工作,也就是利用能源,从火星大气层中提取氮气。大星球,小栖息地,所以应该足够用……最初够用。

行星科学家克里斯托弗·麦凯建议,将50%的氮气、30%的氩气和20%的氧气混合。[35]麦凯的推理是,该氮气—氩气比例与火星大气的自然比例非常接近,其中2.7%是氮气,1.6%是氩气。所以,我们可以用一台机器吸入火星空气并去除其中的二氧化碳。这样就剩下58%的氮气,34%的氩气,3%的氧气和2%的一氧化碳。我们舒适地呼吸需要大约20%的氧气,所以增加氧气并去除有毒的一氧化碳后,得到的比例是50∶30∶20,我称之为麦凯鸡尾酒(McKay Cocktail)。麦凯进一步计算了处理1700立方米火星空气以获得1千克氮气和氩气的混合气体,所需能量为9.4千瓦时。[36]这大致相当于在烘干机中烘干两三次衣物的能量,在阳光明媚的日子用几块太阳能电池板就可以得到。人类可以生活在500毫巴压力环境中,相当于地球海平面气压的一半,从而减少了气体的消耗。[37]

然而,如果定居点的人口从几百增加到几百万,那么氮气和氩气将成为珍贵的商品。

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