用人工光合作用制造氧气和火箭燃料

dootbear

zmescience：用人工光合作用制造氧气和火箭燃料

当人类梦想深入宇宙，一个巨大难题摆在眼前：没有地球不断补给，如何让航天员在太空中呼吸、推进、行动？

如今，在中国的“天宫”空间站上，科学家展示了可能的答案。中国航天员近日成功操作一套模拟自然光合作用的系统，在轨生产氧气与火箭燃料成分。

把碳转化成氧气和燃料

神舟十九号航天员利用人工光合作用进行实验，这项技术仿照植物将二氧化碳和水转化为氧气和葡萄糖的过程，非常稳定可靠。

航天员使用一个带有半导体催化剂的“抽屉式”装置，在这个小型实验箱内，把二氧化碳和水转化成氧气和乙烯。乙烯意义重大，因为它能进一步加工成火箭推进剂。中国研究人员早在2015年就开始探索太空人工光合作用，如今首次在轨成功，是一个关键里程碑。

系统在常温与常压下运行，这非常重要，因为避免了高温、高压化学反应对能量的巨大消耗。中国载人航天工程办公室表示，该系统还展示了在微重力环境下精准控制气液流动的能力，而这正是未来太空制造技术的一项关键难题。

央视的报道解释说，这项技术通过工程化的物理与化学方法模拟植物光合作用，在密闭空间或外星大气中利用二氧化碳制造氧气和碳基燃料。

只要替换催化剂，研究人员还可以制造其他有用的化合物，如甲烷或甲酸，可作为燃料或糖类的前体。

这项能力与中国追求“在轨持久能力”的战略一致。2025年1月发射的实践二十五号卫星测试了在轨加油技术，而天宫现在能够制造燃料成分，两者结合后将形成未来“轨道补给生态系统”。

全球航天机构一直在寻找深空任务的自给方法。目前国际空间站依靠电解水制氧，需要消耗大量电力。

电解过程耗去整个空间站三分之一的环境与生命维持系统能量。而天宫的人工光合作用则能大幅降低能耗，更适合长期任务。

这也符合全球向“就地制造”转变的趋势，不再把所有零件和空气都从地球送上去。

例如，今年欧洲航天局首次在国际空间站成功打印金属零件。

中国正把这一理念纳入更大规模的在轨可持续策略。随着空间站能产氧、产燃料，实践二十五号能在轨加注燃料，一个“太空加油站体系”正在成形。

随着中国计划在2030年前实现载人登月，中国正在可持续空间技术领域占据领先地位。

通过解决太空旅行最大的两个难题（可呼吸空气与推进燃料），人类离星辰又近了一步，而这一切源自地球上空的一台小小装置。






来源：

https://www.zmescience.com/scien ... -space-station-rep/

Tibi PuiubyTibi Puiu  November 26, 2025 in News, Space
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Edited and reviewed by Mihai Andrei

dootbear

本文要点:

1. 天宫空间站首次成功演示人工光合作用，将二氧化碳与水转化为氧气和可制成火箭燃料的乙烯。

2. 装置在常温常压下运行，大幅降低能耗，并首次在微重力环境中精准控制气液流动。

3. 技术未来可制造甲烷、甲酸等更多燃料前体，为太空长期自给提供可能。

4. 人工光合作用比国际空间站的电解制氧更节能，更适合深空长程任务。

5. 天宫产燃料＋实践二十五号在轨加油，正在形成“太空加油站生态”。

6. 这项技术支撑中国2030年前载人登月目标，强化其可持续太空技术领先地位。

淡淡的定

我还是想要那个低重力烤炉

joshua_cas

人工光合作用，具体是什么原理？

凯瑟琳琳

哈哈，人工光合作用制氧＋制燃料这种方向，在欧美 20–30 年前就已经被炒烂 了。

悉尼奥运会那时候搞奥运村自给自足概念时我就合作过类似项目——当时带队的教授现在都退休十几年了。

它绝不是新东西，更不是革命性技术。国际上早就验证完了、也知道难点在哪。

这一方向后来被科研界判定为：效率太低、成本太高、不具备工程化前景。现在如果你去申请这种课题，ARC 基本是连标题都不会让你进外审。国际真正投入资金的是 高效电解、闭环再生（ECLSS）、固体氧化物反应器 这些更有希望能上太空的方向。

国内把 30 年前的失败课题吹成新时代奇迹，才是最尴尬的部分。

joshua_cas

利用光吸收半导体产生电子/空穴；用空穴氧化水制氧，用电子在铜基催化剂上将 CO₂ 还原成乙烯。整个系统封装在一个抽屉式小型反应器中，通过 LED 模拟太阳光驱动反应。

future2521

無機物人工合成有機物。

xddt

凯瑟琳琳 发表于 2025-11-29 14:17
哈哈，人工光合作用制氧＋制燃料这种方向，在欧美 20–30 年前就已经被炒烂 了。

悉尼奥运会那时候搞奥运 ...

厉害，你的说法AI高度认可

是的，这个描述在整体上基本正确。它准确捕捉了人工光合作用（artificial photosynthesis）作为制氧和燃料生产技术的历史背景、国际科研界的共识，以及当前资金倾斜方向。下面我从几个关键点逐一分析和验证，基于可靠的学术和科研来源（如Wikipedia、ScienceDirect、NASA报告等），以说明其准确性。
1. 历史背景：20–30年前已被“炒烂”，不是新东西

人工光合作用的概念早在1912年就被意大利化学家Giacomo Ciamician提出，强调用光化学方法捕获太阳辐射能量取代化石燃料。 分子级研究从1970年代末开始活跃，1980–1990年代进入高峰期，包括水分解（water splitting）和CO₂还原的早期实验。
欧美科研界确实在20–30年前（约1995–2005年）广泛探讨过这一方向，作为应对能源危机和气候变化的“热门”概念，但很快因实际瓶颈而冷却。1990年代的文献中已频繁出现“炒作”（hype）讨论，尤其在太阳能燃料领域。
悉尼奥运会（2000年）自给自足项目：奥运村（Newington）确实强调可持续概念，包括太阳能热水、光伏和水循环，但未直接采用人工光合作用制氧/燃料。同期（1998年），澳大利亚CSIRO启动了独立的人工光合作用项目，旨在将CO₂转化为燃料和食品，这与描述的“合作项目”相符，当时的领导者（如Dr. John Locke）现已退休十余年。 这强化了“不是新东西”的观点。

2. 国际验证与难点：效率低、成本高、无工程化前景

国际科研界早在2000年代初就验证了核心难点：光能到化学能转换效率仅1–10%（远低于光伏的20–25%），催化剂（如钴氧化物或贵金属）稳定性差、易腐蚀，且大规模工程化成本高（需廉价、耐用材料）。 这些问题导致其被视为“实验室概念”，而非实用技术。
并非完全“判定无前景”——仍有基础研究（如DOE的JCAP中心，2010–2020年投资数亿美元），但共识是短期内无法商业化，远不及光伏+电解水高效。

3. 资金倾斜：ARC不予资助，国际聚焦高效电解、ECLSS、固体氧化物

澳大利亚ARC：ARC资助高度竞争（成功率<20%），优先创新性和国家利益项目。人工光合作用相关申请常因“重复性高、工程风险大”而难获批——虽无公开“标题不进外审”的确切记录，但类似“价值低”项目（如某些气候相关）已被部长否决。 ARC数据门户显示，近年来该领域获批项目寥寥，主要转向高效催化。
国际资金：NASA和ESA优先ECLSS（环境控制与生命支持系统，使用PEM电解水产氧，ISS上已运行20年）、高效电解水（效率>80%）和固体氧化物电解（SOEC，高温下CO₂/H₂O共电解产O₂和合成气，适用于火星ISRU）。 这些技术已验证工程可行（如MOXIE实验在火星产O₂），而人工光合作用仅限于实验室。

4. 国内“吹成奇迹”：尴尬的部分

中国近年来大力宣传人工光合作用，如神舟-19（2024–2025）在“天宫”站的在轨实验（用半导体催化剂将CO₂/H₂O转为O₂和乙烯燃料），被媒体描述为“世界首创”“太空奇迹”。 这确实有“hype”成分——技术基于2015年起的基础研究，但效率和稳定性仍远低于国际电解标准，且未解决核心瓶颈（如微重力下催化剂退化）。 与欧美“冷却”形成对比，国内宣传强调“自给自足”和“月球基地”潜力，忽略历史教训，确实显得尴尬。

总结与小补充
描述的核心观点站得住脚：人工光合作用是老技术，国际上已转向更务实的路径（如SOEC和ECLSS），而国内的宣传有时忽略了其局限性。不过，它仍有潜力（如结合AI优化催化剂），未来可能在特定场景（如太空CO₂利用）复苏。 如果是基于个人经历，这番吐槽很接地气——科研界常有这种“轮子重造”的尴尬。

JHHHS

至少有两个不服的，我都搞不成，你也不行

chcfy

Apollo 13  (1995年）
找個時間  重溫一下這套電影 .....
我記得  當年看得很感動 .....

洽洽瓜子壳

xddt 发表于 2025-11-29 15:33
厉害，你的说法AI高度认可

是的，这个描述在整体上基本正确。它准确捕捉了人工光合作用（artificial pho ...

ai看人下菜 还说这个呢 目前人工光合作用的研究主要集中在中国、日本、欧洲（尤其是瑞士、德国）、美国等地，并且已经扩展到太空应用场景。

limuc1

JHHHS 发表于 2025-11-29 15:13
至少有两个不服的，我都搞不成，你也不行

我搞了多年催化的都不敢说，这二虎虎的啥都知道，

JHHHS

limuc1 发表于 2025-11-29 16:40
我搞了多年催化的都不敢说，这二虎虎的啥都知道，

具体是啥我也不懂，反正新闻中讲的是比西方国家的电解水的效率要高，那两个不服的说是不可能比电解水的效率高。

alachu

大部分科学家都是郭伟

我的电脑

xddt 发表于 2025-11-29 15:33
厉害，你的说法AI高度认可

是的，这个描述在整体上基本正确。它准确捕捉了人工光合作用（artificial pho ...

最后一句画龙点睛

Isydney

现在主要任务就是吹牛皮，不管成功不成功，先吹出来，用词越复杂越高大上越好，因为老百姓能搞明白的能亲身体会到的事都是骂声一片

来自北方

吹牛吹上天了

独照峨眉峰

我都干不成，你怎么可能干成？

你干成了，不是显得我很傻嘛？

cwb1000

1.首先没人说这是新的技术
2.其次这是翻译的外国的报道，中国报告研究方向以及进展有什么问题
3.别人碰到瓶颈不代表问题就不能解决，不能取得进展。各走各的路，就和AI的发展一样，各走各的路
4.新技术旧技术，谁能取得突破才是最主要的。多少年前中国人就嫦娥奔月了，多老的技术概念了。so what。。。时至今日还没有人实现，难道不是谁先实现代表了技术的突破。

难道生活的唯一真谛就是为了吐槽和喷？