http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-01-17
空间站实验超临界水技术：没有火焰的燃烧
当消防队员们试图扑灭火焰时，他们会用水枪。然而国际空间站上的宇航员们却正在进行着一项完全相反的实验——他们尝试用水来点火，而不是灭火
这是国际空间站上开展超临界水实验的有关设备
新浪科技讯 北京时间1月16日消息，据美国宇航局网站报道，当消防队员们试图扑灭火焰时，他们会用水枪。然而国际空间站上的宇航员们却正在进行着一项完全相反的实验——他们尝试用水来点火，而不是灭火。
美国宇航局设在俄亥俄州的格林研究中心研究员麦克·希克斯(Mike Hicks)表示：“我们将其称作超临界水，它拥有一些非常不同寻常的特点。”
当将压强增加到217个大气压并同时加热至373摄氏度时，水便会达到超临界态。当水超过所谓超临界点时，普通的H2O分子会转变为一种奇异的状态，它不是固态，不是液态也不是气态，它更像是某种“液体般的气体”。希克斯表示：“当超临界水与有机物混合，就会发生化学反应——氧化，类似一种没有火焰的燃烧过程。”
这种特性有什么用呢？当你想处理掉某些讨厌的东西的时候，比如家里的垃圾，你就会想到它的好处。拥挤繁忙的大城市，农场，海上的巨轮，还有空间中的载人飞船，这些特殊的地方则更加需要这项技术带来的便利。
希克斯表示：“当我们将加水的废弃物加温加压至临界点以上，超临界水就会打断这些碳氢化合物的分子链。随后它们便与氧气发生反应。”换句话说，这些黏糊糊的垃圾“燃烧”起来了。他说“这是处理废弃物相对较为洁净的方式，其产物只有纯水和二氧化碳气体，而传统的焚烧处理方式则会产生很多有害物质和气体，对环境造成危害。”
但这项技术与国际空间站之间又是什么关系呢？希克斯解释说：“国际空间站提供了一个开展微重力条件下超临界水实验的理想环境。”
超临界水研究中的一个问题就是盐分的处理。在临界点之上，任何溶于水中的盐分都会迅速析出。如果这发生在反应炉中，那金属的反应炉内壁就会被一层盐层覆盖，这将严重腐蚀容器。希克斯表示：“对于任何一种待处理的废弃物，我们都必须认真研究如何应对这些盐分的问题。这是一项严重的技术障碍。”
事实上，研究如何处理废弃物中的盐分也正是由美国宇航局(NASA)与法国国家航天局(CNES)之间合作在国际空间站上开展的一项名为“超临界水混合实验”的最终目的。
希克斯说：“在超临界水研究中，重力会造成复杂的问题。而在国际空间站上则可以摆脱重力的影响，从而专注于从非常本质的角度研究盐分是如何从超临界体中析出的。”希克斯是这项研究的首席科学家。他说：“事实上我们甚至有可能研究出如何从中排除这些盐分干扰的方法。”
这项实验借助法国研制的DECLIC设备进行，该设备安装在国际空间站终端附近的日本实验舱段(JEM)内。实验于2013年7月第一周开始进行。随后这项实验将持续一整年，一共进行6轮实验，每一次实验持续时间约15天。
这项实验的结果将具有现实意义。美国海军已经开始应用超临界水技术在其部分船舰上进行废水处理，而美国奥兰多市则开展了利用超临界水技术来处理城市垃圾的尝试。不过，正如希克斯所言：“我们才刚刚开始。”(晨风)
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