Question

隨著我國(guó)航天科技水平的迅速提高，探測(cè)火星已成為我國(guó)航天科技發(fā)展的遠(yuǎn)景目標(biāo)，但要把人類送上火星，還有許多航天技術(shù)問(wèn)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(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳就是一個(gè)值得研究的問(wèn)題．已知一個(gè)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(lái)回一趟需要兩年的時(shí)間．如果在飛船發(fā)射時(shí)攜帶全部所需的氧氣，則數(shù)量很大，將大大提高發(fā)射的成本和難度．
（1）若飛船上有3名宇航員，請(qǐng)計(jì)算來(lái)回火星一趟，理論上需要氧氣11838（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為21%計(jì)算）或11274（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%計(jì)算） kg．（氧氣的密度是1.43 g/L，答案取整數(shù)）
（2）有人提出在飛船上供氧的兩個(gè)方案：①通過(guò)太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電流來(lái)電解水；
②通過(guò)如下反應(yīng)產(chǎn)生氧氣：過(guò)氧化鈉+二氧化碳→碳酸鈉+氧氣．請(qǐng)你評(píng)價(jià)這兩個(gè)方案最主要的優(yōu)缺點(diǎn)．答：方案①產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時(shí)質(zhì)量較輕，方案②產(chǎn)生氧氣的同時(shí)能消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳．
（3）也有科學(xué)家提出研究使宇航員人工冬眠的技術(shù)，或加快飛船速度，縮短航行時(shí)間來(lái)減少氧氣的攜帶量．你是否有較好的方案？請(qǐng)舉一例：在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物，你提出該方案的簡(jiǎn)要理由是能使二氧化碳和氧氣循環(huán)利用，既能減輕飛船發(fā)射時(shí)的質(zhì)量又能同時(shí)消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳．

Answer 1

解：（1）按氧氣體積分?jǐn)?shù)為21%計(jì)算，若飛船上有3名宇航員，請(qǐng)計(jì)算來(lái)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?jǐn)?shù)為20%計(jì)算，需要氧氣11274kg．
（2）由題意可知這兩種供養(yǎng)方案各有優(yōu)點(diǎn)：方案①產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時(shí)質(zhì)量較輕，方案②產(chǎn)生氧氣的同時(shí)能消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳
（3）從各種獲得氧氣的方法可知，在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物是可行的．它的優(yōu)點(diǎn)是能使二氧化碳和氧氣循環(huán)利用，既能減輕飛船發(fā)射時(shí)的質(zhì)量又能同時(shí)消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳．
分析：該題以火星探測(cè)往返一次所需氧氣的量為背景，來(lái)考查空氣中氧氣的含量，評(píng)價(jià)飛船上供養(yǎng)的方法以及尋求新的供養(yǎng)方法．
點(diǎn)評(píng)：該題集計(jì)算、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)于一體，同時(shí)又是信息和開(kāi)放型試題，有一定難度．