人的生存需要呼吸，离不开氧气。如果我们要在火星和月球上建立基地或移民定居区，就必须要解决长期的供氧问题。事实证明，在这些星球上制造氧气比在地球上要麻烦一些。最近一项在《自然通讯》期刊上发表的文章介绍了这方面的最新研究成果。

火星的大气层

目前已经比较清楚的是，火星上现有的大气层非常薄，大约只有地球大气层的100分之一；不止是厚度不够，火星的这个薄薄的大气层里面几乎都是二氧化碳。就算是月球，情况比火星甚至更差——它几乎没有任何大气层，月球表面的“气体”主要是来自地壳中的氡和氦的放射性衰变所释放出的气体，主要成分是氦、氖和氢。

所以，虽然我们信心满满地说，未来要在月球建立基地，未来要移民火星，但总的来说，这两个星球的环境对人类来说都不是很友好。如果我们的目标是要建设长期生活的移民区，并要在其中长期的生活，我们就必须要解决制造氧气的问题。

制造氧气的最直接的想法是用电解水来产生氧气——利用能量，我们可以将水分子（H2O）分解成氧（O2）和氢（H）。这样一举两得，氧气可以满足生命的需要，氢气可以用来制造火箭燃料。

用电解的方法制造氧气，需要解决原材料的问题，好消息是，目前已经在这两个星球上都发现了水或冰，因此，从原理和材料上说，这种方法是可行的。

电解水制氧制氢

低重力环境中的困难

除了稀薄到不存在的大气层之外，火星的引力约为地球引力的三分之一（3.721 m/s²）（9.807 m/s²），而月球的引力只有地球引力的一半（1.62 m/s²），这两个星球的低重力环境也给我们提出了另一个需要克服的挑战。

科学家们假定，在重力较强的环境中电解比在重力较低的环境中电解效果更好。较低的重力会显著影响电解的效果，因为气泡会粘附在电极表面并形成电阻层。

飞行试验模拟失重环境

为了弄清低重力环境对电解过程的影响，科学家们设计了一个实验。他们制作了“一台小型离心机”，用来模拟火星和月球上的重力环境。在一架空客A310上进行了一次所谓的零重力飞行——飞机沿着抛物线轨道飞行，以消除地球引力的影响。在飞到抛物线的顶端时，发动机关闭，飞机会自由下落几秒钟，在此期间，飞机内部几乎没有重力。

零重力飞行

测试的重力强度从抛物线飞行时的零重力到离心机中产生的8倍地球重力。同时，出于火灾风险的考虑，在进行抛物线飞行期间禁止产生氢气。因此，为了防止氢气的产生，研究小组在实验中加入了硫酸铜，以中和产生的氢。

试验结果

研究人员发现，如果使用相同的操作参数，在月球重力下产生的氧气会减少约11%。当然，可以使用更多的电来弥补这一损失，据估计，增加约1.1%的电可以弥补这一损失。

当然，上面提到的这些比值数据仅适用于试验中使用的小测试单元。但是，可以明确的是，在为月球或火星上的栖息地进行制氧所需的电力估算时，必须考虑到低重力环境对制氧效率的降低影响。