目前，太空任務主要依賴於從地球運輸基本需求。如果我們要在月球和火星等地外星球上建立空間站或居住地，這就極具挑戰性，在後勤上也是不可能的。人工碳循環受地球自然過程的啟發，為太空任務提供了一種資源供應解決方案。通過光催化二氧化碳轉化進行人工光合作用是一種很有前途的方法，但需要提高效率。

例如，宇航員每天需要近一公斤的氧氣來維持生命。因此，每年必須運輸數噸氧氣才能在地外建立空間站，從而增加了任務的成本和風險。

預計在地外站點建立人工碳循環可以改變這種狀況。在地球上，碳循環使碳原子從大氣層（以二氧化碳和甲烷等氣態碳化合物的形式存在）轉移到地球（以糖、澱粉等形式存在），最後返回大氣層，完成循環。

這種生物地球化學循環的能量輸入由太陽能提供，植物或其他生物吸收太陽能，通過光合作用將CO2 和H2O 轉化為碳基化合物和氧氣。

鑑於目前的目標地外地點（即月球和火星）擁有充足的太陽光照射，並顯示出豐富的二氧化碳和水儲備，因此可採用這種光合作用策略在地外地點建立人工碳循環系統，為太空任務提供充足的推進劑和生命支持。

隨著在地外星球發現豐富的二氧化碳和水儲備，有人提出也可以在地外星球實施光催化二氧化碳轉化，建立人工碳循環系統，為太空任務提供推進劑和生命支持。

人工光合作用： 可持續的解決方案

在此背景下，通過光催化二氧化碳轉化進行人工光合作用，有望實現可持續循環。具體來說，這種策略可以模仿綠色植物光合作用的作用，有望在地球上重建目前因二氧化碳排放過量而中斷的自然界碳循環。

這種人工光合作用戰略如果作為ISRU 的一部分在地外站點成功實施，也可以在地外站點建立人工碳循環。迄今為止，通過光催化二氧化碳轉化已成功生產出多種產品，如CO、CH4、CH3OH 和HCHO。

然而，光催化CO2 的轉化效率仍不能滿足實際應用的需要。因此，開發具有優異光轉化效率和產品選擇性的光催化二氧化碳轉化技術，不僅在地球上，而且在地外也有很大的應用前景。

地外光催化的研究前景

最近，中國科學技術大學熊玉杰教授領導的研究團隊撰寫了一篇關於地外光催化二氧化碳轉化的評論，為光催化二氧化碳轉化的發展及其在地球以外的應用提供了簡明清晰的指導。他們首先概述了光催化二氧化碳轉化的基本和一般原理。

然後，他們總結了光催化技術在地外實施過程中可能遇到的問題。最後，對這一領域的發展進行了展望。

相關成果發表在《中國催化學報》上。