自从1960年代第一位人类进入太空以来，一项关键技术问题始终难以突破：如何在太空中高效率且稳当地制造氧气？
目前，国际空间站（ISS）依赖沉重且耗费庞大能量的系统（OGS），但这些巨大的设备并不适合长时间以及距离更遥远的太空任务。现在，一组来自英国华威大学、德国不来梅大学应用太空技术与微重力研究中心（ZARM）以及美国乔治亚理工学院的研究团队，提出了一个相当简单且优雅的解决方案，让未来的氧气制造更轻便、更简单、更可持续发展：利用磁力。
实验显示磁力将气泡拉向两侧，提高电化学的效率。（Source：Ö. Akay et al. Nature Chemistry 2025/Georgia Institute of Technology）
传统做法的限制
在太空中生产氧气的常见做法是电解水，利用浸泡在电解液中的电极分解水分子成氢气与氧气。然而，在微重力环境中，电解产生的气泡并不会像在地球一样上浮，而是黏在电极上或悬浮于液体中。这使得电解系统必须使用复杂、庞大且能耗的流体管理设备避免这样的干扰。这对长时间任务来说极为不实用，因为在太空任务中，每一公斤酬载与每一瓦电力都相当昂贵。
简单却强大的新方法
国际研究团队在不来梅落塔（Bremen Drop Tower）进行的微重力实验中，证明了只需设置简单的磁场，就能让气泡从电极分离出来而无需庞大设备。这项研究已发表在Nature Chemistry。
研究团队使用德国不来梅大学ZARM的落塔重现微重力环境。实验设备安装在舱体中，通过液压控制系统弹射至塔顶高约120米处，然后落入减速容器中，自由落体总时间长达9.3秒。自由落体过程中，最小g值约为10−6g。（Source：ESA）
研究团队利用现有商用的永久磁铁，开发出一套被动式相分离系统，能够将气泡推离电极并集中到指定位置。为了完成这项突破，团队发展了两种方式互相辅助来收集电极产生的氧气气泡：
四年的合作研究成果
这项成果是四年国际合作研究的结晶。团队早在2022年就已经提出这个概念（发表在npj Microgravity），并进行计算与数值模拟，之后持续发展出一套利用磁力将水分解为氧气与氢气的系统。实验证实磁力不仅能改善微重力环境下的气泡脱附与移动，还能让电池效率提升多达240%，效率逼近正常地球环境。
这项突破解决了困扰已久的太空工程难题，为设计更强大与可持续发展的太空生命维持系统打开了新大门，推进未来载人太空任务的发展。研究团队的下一步计划是在次轨道火箭飞行中验证这套系统。
（首图来源：pixabay）
