Перетворення води у кисень при нульовій гравітації може значно спростити подорожі на Марс, – вчені

Космічні агентства та приватні компанії вже мають передові плани направлення людей на Марс у найближчі кілька років. Однак вижити в космосі протягом тривалих періодів часу досить непросто.

Однією з головних перешкод до космічних польотів на великі відстані є транспортування достатньої кількості кисню, щоб астронавти могли дихати, та палива для живлення складної електроніки. Але зараз нове дослідження, опубліковане в Nature Communications, показує, що можна одержувати водень (для палива) і кисень (для підтримання життєвих функцій) тільки з води, використовуючи напівпровідниковий матеріал та сонячне світло (або зіркове), що робить тривалі космічні подорожі реальною можливістю.

Водень і кисень, вироблені у такий спосіб, також можуть бути використані, як паливо на космічному кораблі. Запуск ракети з водою буде набагато безпечніший, ніж його запуск з додатковим ракетним паливом та киснем на борту, що може бути вибухонебезпечним. Для цього є два варіанти. Один з них пов'язаний з електролізом, як ми робимо на Землі, використовуючи електроліти та сонячні батареї, щоб захопити сонячне світло і перетворити його у струм. Альтернативою є використання "фотокаталізаторів", які працюють шляхом поглинання світлих частинок-фотонів у напівпровідниковому матеріалі, що поміщають у воду.

У новому дослідженні, вчені скинули повну експериментальну установку для фотокаталізу зі 120-метрової вежі, створюючи середовище, подібне до мікрогравітації. Дослідникам вдалося показати, що при подібних умовах дійсно можна розділити воду. Однак, як тільки молекули H2O розподіляються для утворення газу, з'являються бульбашки. Дуже важливо позбутися бульбашок з матеріалу каталізатора, коли він формується, оскільки вони лише гальмують процес створення газу.

На Землі під впливом гравітації "газові утворення" зазвичай автоматично спливають до поверхні. Проте при нульовій силі газові міхури не плаватимуть на поверхні і не зможуть відокремитися від суміші, а весь газ залишиться та створить піну. Це значно знижує ефективність процесу шляхом блокування каталізаторів або електродів. Інженерні рішення навколо цієї проблеми стануть ключем до успішної реалізації технології в космосі. Однією з можливостей вважають використання центробіжної сили від обертання космічного корабля навколо своєї осі, щоб створити штучну гравітацію та відділити бульбашки від рідини.

Незважаючи на всі перешкоди, що стоять перед нами, це відкриття наблизило нас ще на крок до довгих космічних польотів.

Більше читайте у "Дайджесті наук-поп новин: про затягування із сном, наш вигляд через мільйон років і подорожі на Марс".