近年来，载人登陆火星的竞赛白热化，政府和私人公司都在努力成为第一个到达火星的人。尽管实现这一目标需要独特的概念和复杂的技术，但我们可以通过改进现有的东西来实现这一目标。因此，各种各样的研究正在进行，看看我们是否可以利用火星上目前的情况来为我们的宇宙飞船提供动力。
辛辛那提大学的一组工程师正在研究将温室气体转化为燃料，这可能有助于解决地球气候问题和从火星返回的宇航员。的研究发表在《自然通讯》(Nature Communications)上的一篇论文，重点研究了使用碳催化剂将二氧化碳转化为甲烷，从而可以用于下一代火箭发动机。这个过程是基于“萨巴蒂尔反应”，国际空间站用它来去除空间站内部的二氧化碳，并产生饮用水和废甲烷。
该研究的合著者之一吴敬杰教授指出，火星大气中95%的成分是二氧化碳，因此利用这项技术可以让人类只携带一半的燃料返回地球，而其余的燃料则在火星上制造。
“这就像火星上的加油站，”吴分享道。“你可以很容易地将二氧化碳泵入这个反应堆，为火箭生产甲烷。”
Wu的团队试图找出最有效的方法来回收二氧化碳以生产甲烷。该测试使用了一系列催化剂，如石墨烯量子点(纳米级碳尘层)，以增加甲烷的产量。
除了未来的火星加油站，吴认为他正在开发的技术将有助于排放成吨二氧化碳的发电厂。由于污染物被转化为燃料和水，转化技术可以减少污染，同时提供新的经济机会。
“这一过程的效率是10年前的100倍。所以你可以想象，进步会越来越快。”“在未来十年，我们将有很多初创公司将这项技术商业化。”
除了吴的研究，还有几位科学家正在研究在火星上制造火箭燃料的技术。例如，加州大学欧文分校的一组研究人员研究了锌作为二氧化碳产生甲烷的催化剂。这项新技术是由物理学和天文学教授辛厚麟首创的，它是基于在国际空间站上利用氢气和氧气电解产生呼吸氧气的两步程序。
现有的两步方法需要大量的基础设施，但辛的方法适应性更强，因为它将整个过程降低到一个阶段。因此，它更适合在这颗红色星球上发现的条件和材料。
“我们开发的工艺绕过了水制氢过程，而是高效地将二氧化碳转化为甲烷，具有高选择性，”辛教授说。
当研究人员研究这项技术的概念时，他们意识到还需要进行更多的研究。
SpaceX和蓝色起源都在开发以甲烷为燃料的火箭。此外，NASA还测试了液态甲烷燃料火箭发动机，用于火星着陆器和未来的任务。
SpaceX的星际飞船上的猛禽发动机是在火星在望时制造的。它将使用甲烷和液氧作为火箭燃料，向大气中释放二氧化碳和水蒸气。此外，SpaceX正在研究利用萨巴蒂尔反应，利用风能和太阳能发电将二氧化碳转化为甲烷，以产生额外的火箭燃料。
对于甲烷占全球排放量的20%的担忧，马斯克鼓励他的公司股东不要“太担心甲烷”，他为自己的观点辩护说，“甲烷很快就会分解成二氧化碳”，并补充说，“甲烷不是稳定的分子，二氧化碳是极其稳定的。”
当然，甲烷会在12年左右耗尽大气，但在这段时间内，它会造成重大破坏。而且，随着马斯克透露打算向火星发射1000枚火箭，甲烷排放量可能是巨大的。
对于太空探险家来说，到达火星并不像到达珠穆朗玛峰。然而，地球在人类的生存中可能起着至关重要的作用。斯蒂芬·霍金曾经说过，他认为我们在地球上只有100年左右的时间，火星是我们目前拥有的最接近备份计划的东西。困难在于，我们甚至还没有接近踩到它。尽管如此，在那些已经进入太空领域的人当中，我们并不缺乏致力于将人类转变为一个多星球物种的聪明头脑。所以，让我们拭目以待，看看未来为我们准备了什么!
