科学家采用微生物给太空机器人提供电能

据国外媒体报道，美国海军研究实验室（US Naval Research Laboratory，NRL）的太空机器人专家正在致力于研制新一代的行星探测漫游车（exploration rovers）。他们研制的这种机器人完全不同于之前发射的太空机器人，它们不但个体小，而且采用微生物提供持久的电能。独辟蹊径采用“小家伙”去探索火星和其它星球将更节能环保。

科学家表示，未来的太空任务将需要能够发送庞大的数据量。到现在为止，只能通过空间机构建设越来越大的航天器满足需求。但是，这条道路似乎难以为继。

美国宇航局在2004年派出两辆火星探测漫游车：“机遇”号和“勇气”号火星车到这个红色星球，现在又发射“好奇”号火星车。“好奇”号火星车是一个汽车大小的火星遥控设备，是前往火星的探测器制造的有史以来最大的隔热板，约一吨重。其使命是探寻火星上的生命元素。

为了将更大的机器发送到其它星球，工程师就必须建立极为昂贵的火箭，以及运载核能为机器提供动力。NRL的研究小组认为，另一种解决方案是利用小型机器通过另一种方法获得庞大的数据量。该小组说，一大群小型机器人，每个体重不到一公斤，它们和一个更为复杂的机器一样可以完成相同的任务，但只需几分之一的成本，并且可以降低能源消耗，具有更大的灵活性。NRL航天器工程系的研究者正在开发能够探测其它行星的小型机器人，它们由细菌提供动力。专家格雷戈里-斯科特（Gregory Scott）领导该团队。

微生物燃料电池是目前在太空探索研究方面最有前途的途径之一，因为它们可以提供持续可靠的能源，甚至比目前为“好奇”号火星车供电的核反应器提供更长的供电时间。实际的电源来自细菌本身的代谢过程。微生物产生的电子通过一个阳极阴极电阻电路发送，然后产生电力。这样的电池可以自然地充电，因为微生物具有繁殖能力。这种方法为目前困扰着太阳系探测任务的长期电力存储问题提供了一个很好的解决方案。斯科特在最近的一份声明中说：“这项研究为空间和机器人应用中的低功率电子产品的长期发展奠定了基础。” 他总结说：“微生物燃料电池外加低功耗的电子设备，满足机器人系统，尤其是行星机器人的能量需求。”

利用微生物发电其实已不新奇，很多国家都已致力于研发微生物电池，其原理是将微生物产生的化学能转换为电能。利用微生物的发酵技术，提供微生物有氧呼吸的必要原料，就可以使微生物大量繁殖并进行有氧呼吸，其放出的巨大热量可用于发电。微生物发电这一令人期待的发电模式正逐渐显现出巨大的潜力。

目前载人飞船上天，宇航员在太空飞行中产生大量的排泄物。科学家正在研究利用“泥菌”属微生物将这些太空垃圾变废为宝，即让“泥菌”属微生物“吃下”人类的排泄物，产出电能。具体做法是将这种“泥菌”属微生物放在一个特别设计的燃料电池里，这块电池的燃料不是氢，而是人类的排泄物。“泥菌”吞食下排泄物后，分解出电子，随后电子被转移到电池的一极，当电子流向电池另一极时，碰撞出电流。如果这一设想真的能变为现实，那么受益的不仅是宇航员，人类的排泄物都可以变废为宝了。