Question

隨著我國航天科技水平的迅速提高，探測火星已成為我國航天科技發展的遠景目標，但要把人類送上火星，還有許多航天技術問題需要解決．如：如何提供在往返路程中宇航員呼吸所需要的氧氣和消除呼吸過程產生的二氧化碳就是一個值得研究的問題．已知一個成年人平均每年要呼吸空氣6 570 000 L左右．而目前的飛船飛往火星來回一趟需要兩年的時間．如果在飛船發射時攜帶全部所需的氧氣，則數量很大，將大大提高發射的成本和難度．
（1）若飛船上有3名宇航員，請計算來回火星一趟，理論上需要氧氣11838（按氧氣體積分數為21%計算）或11274（按氧氣體積分數為20%計算） kg．（氧氣的密度是1.43 g/L，答案取整數）
（2）有人提出在飛船上供氧的兩個方案：①通過太陽能電池產生的電流來電解水；
②通過如下反應產生氧氣：過氧化鈉+二氧化碳→碳酸鈉+氧氣．請你評價這兩個方案最主要的優缺點．答：方案①產生同質量的氧氣，飛船發射時質量較輕，方案②產生氧氣的同時能消除呼吸過程產生的二氧化碳．
（3）也有科學家提出研究使宇航員人工冬眠的技術，或加快飛船速度，縮短航行時間來減少氧氣的攜帶量．你是否有較好的方案？請舉一例：在飛船內種植光合作用效率高的植物，你提出該方案的簡要理由是能使二氧化碳和氧氣循環利用，既能減輕飛船發射時的質量又能同時消除呼吸過程產生的二氧化碳．

Answer 1

解：（1）按氧氣體積分數為21%計算，若飛船上有3名宇航員，請計算來回火星一趟，理論上需要氧氣（6 570 000 L×2×3×21%×1.43 g/L）÷1000═11838kg或按氧氣體積分數為20%計算，需要氧氣11274kg．
（2）由題意可知這兩種供養方案各有優點：方案①產生同質量的氧氣，飛船發射時質量較輕，方案②產生氧氣的同時能消除呼吸過程產生的二氧化碳
（3）從各種獲得氧氣的方法可知，在飛船內種植光合作用效率高的植物是可行的．它的優點是能使二氧化碳和氧氣循環利用，既能減輕飛船發射時的質量又能同時消除呼吸過程產生的二氧化碳．
分析：該題以火星探測往返一次所需氧氣的量為背景，來考查空氣中氧氣的含量，評價飛船上供養的方法以及尋求新的供養方法．
點評：該題集計算、實驗評價、設計實驗于一體，同時又是信息和開放型試題，有一定難度．