火星,这个距离地球约5500万至4亿公里的星球,其大气中氧气的稀薄程度(仅为地球的1/1400)给探索者带来了前所未有的挑战。氧气,作为地球大气的主要成分之一(占比约21%),在火星上却显得异常稀缺,仅占大气的0.15%。这使得氧气供应成为了火星上任何人类活动不可或缺的首要考量。人类的火箭推进剂和生命维持系统对氧气的需求巨大,然而,火星大气提供的氧气量远不足以满足这一需求,因此,如何高效地制造氧气成为了一个亟待解决的关键问题。
数十年间,火星成为了全球科研的热点领域,人类对火星的探索不仅仅局限于寻找生命存在的证据,更着眼于在火星上建立潜在的居住环境。尽管美国宇航局的“毅力号”火星车在火星大气中成功提取出了氧气,但这仅是初步尝试,提取量远不能满足人类的需求。而中国的科学家则另辟蹊径,通过引入人工智能技术,为解决火星氧气制造难题开辟了新路径。
近期,中国科学技术大学精密与智能化学重点实验室发布了一项创新成果,展示了AI机器人化学家在火星氧气制造领域的应用潜力。研究团队指出,太阳能可以作为动力源,用于从火星水体中生产氧气。然而,火星环境与地球存在显著差异,传统的电解法难以在此环境下实现高效氧气生成。因此,开发适用于火星环境的析氧反应催化剂成为了研究的核心挑战。
AI机器人化学家的介入,为这一难题提供了解决方案。通过自动化流程,机器人参与了从火星矿石预处理、催化剂合成、性能评估到实际测试的全过程。更重要的是,机器人能够自主寻觅最佳催化剂配方,无需人工干预。这一过程基于深度学习模型,从海量候选组合中迅速筛选出最优方案。经过验证,合成的催化剂在低电流密度下持续工作超过55万秒,展现出惊人的稳定性和效率,证实了AI化学家在自动化合成火星探索所需化学品和材料方面的可行性。
在火星探索中,远程控制的限制意味着机器人必须具备高度的自主性。此外,强大的知识库和AI算法能力对于分析火星矿石成分、识别催化剂配方至关重要。通过综合分析不同火星矿石原料,AI算法能够高效地识别出最佳催化剂成分,从而极大地提高了效率。据估计,通过传统人力方式,筛选出最合适的催化剂配方可能需要长达2000年的时间,而AI机器人仅需5小时即可完成这一任务。
中国国家航天局已经规划了下一次火星任务,计划通过“天问三号”执行火星样本回收任务,并预计在2031年前完成。这一举措不仅标志着中国在火星探索研究领域取得重大进展,同时也表明了中国航天局有望在这一领域超越美国国家航空航天局(NASA)。随着科技的不断进步和国际合作的加深,人类对于火星的探索之旅正逐渐揭开神秘面纱,迈向更加光明的未来。