Question

随着我国航天科技水平的迅速提高，探测火星已成为我国航天科技发展的远景目标，但要把人类送上火星，还有许多航天技术问题需要解决．如：如何提供在往返路程中宇航员呼吸所需要的氧气和消除呼吸过程产生的二氧化碳就是一个值得研究的问题．已知一个成年人平均每年要呼吸空气6 570 000 L左右．而目前的飞船飞往火星来回一趟需要两年的时间．如果在飞船发射时携带全部所需的氧气，则数量很大，将大大提高发射的成本和难度．
（1）若飞船上有3名宇航员，请计算来回火星一趟，理论上需要氧气     kg．（氧气的密度是1.43 g/L，答案取整数）
（2）有人提出在飞船上供氧的两个方案：①通过太阳能电池产生的电流来电解水；
②通过如下反应产生氧气：过氧化钠+二氧化碳→碳酸钠+氧气．请你评价这两个方案最主要的优缺点．答：   
（3）也有科学家提出研究使宇航员人工冬眠的技术，或加快飞船速度，缩短航行时间来减少氧气的携带量．你是否有较好的方案？请举一例     ，你提出该方案的简要理由是     ．

Answer

（1）根据题目给出信息进行计算，注意是3个人往返，一次2年，且要把空气换算成氧气．
（2）从飞船质量和反应产物是否污染或影响环境等方面回答．
（3）根据自然界中碳、氧循环途径系统，即光合作用与呼吸作用的联系回答．
【解析】
（1）2年×6570000 L/年×21%×1.43 g/L×3=11838000g=11838kg（按氧气体积分数为20%计算为11274kg）．
（2）方案①不带发电设备，减轻飞船的质量，但反应同时生成易燃的氢气；方案②产生氧气的同时能消除呼吸过程产生的二氧化碳，但也产生副产物碳酸钠．
（3）根据自然界中碳、氧循环，可在飞船内种植光合作用效率高的植物，利用光合作用平衡空气中的氧气和二氧化碳的相对稳定．
故答案为：（1）11838（按氧气体积分数为21%计算）或11274（按氧气体积分数为20%计算）；（2）方案①产生同质量的氧气，飞船发射时质量较轻，方案②产生氧气的同时能消除呼吸过程产生的二氧化碳方案；（3）在飞船内种植光合作用效率高的植物；能使二氧化碳和氧气循环利用，既能减轻飞船发射时的质量又能同时消除呼吸过程产生的二氧化碳．
故答案为：（1）11838（按氧气体积分数为21%计算）或11274（按氧气体积分数为20%计算）；（2）方案①产生同质量的氧气，飞船发射时质量较轻，方案②产生氧气的同时能消除呼吸过程产生的二氧化碳方案；（3）在飞船内种植光合作用效率高的植物；能使二氧化碳和氧气循环利用，既能减轻飞船发射时的质量又能同时消除呼吸过程产生的二氧化碳．