Превращение воды в кислород при нулевой гравитации может значительно упростить путешествия на Марс

Космические агентства и частные компании уже имеют передовые планы направления людей на Марс в ближайшие несколько лет. Однако выжить в космосе в течение длительных периодов времени весьма непросто.

Одним из главных препятствий к космическим полетам на большие расстояния является транспортировка достаточного количества кислорода, чтобы астронавты могли дышать, и топлива для питания сложной электроники. Но сейчас новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что можно получать водород (для топлива) и кислород (для поддержания жизненных функций) только из воды, используя полупроводниковый материал и солнечный свет (или звездное), что делает длительные космические путешествия реальной возможностью .

Водород и кислород, производимые таким образом, также могут быть использованы в качестве топлива на космическом корабле. Запуск ракеты с водой будет гораздо безопаснее, чем его запуск с дополнительным ракетным топливом и кислородом на борту, может быть взрывоопасным. Для этого есть два варианта. Один из них связан с электролизом, как мы делаем на Земле, используя электролиты и солнечные батареи, чтобы захватить солнечный свет и превратить его в ток. Альтернативой является использование «фотокатализаторов», которые работают путем поглощения светлых частиц-фотонов в полупроводниковом материале, помещают в воду.

В новом исследовании, ученые сбросили полную экспериментальную установку для фотокатализа со 120-метровой башни, создавая среду, вроде микрогравитации. Исследователям удалось показать, что при подобных условиях действительно можно разделить воду. Однако, как только молекулы H2O распределяются для образования газа, появляются пузыри. Очень важно избавиться пузырей из материала катализатора, когда он формируется, поскольку они только тормозят процесс создания газа.

На Земле под воздействием гравитации «газовые образования» обычно автоматически всплывают к поверхности. Однако при нулевой силе газовые пузыри не плавать на поверхности и не смогут отделиться от смеси, а весь газ останется и создаст пену. Это значительно снижает эффективность процесса путем блокирования катализаторов или электродов. Инженерные решения вокруг этой проблемы станут ключом к успешной реализации технологии в космосе. Одной из возможностей считают использования центробежной силы от вращения космического корабля вокруг своей оси, чтобы создать искусственную гравитацию и отделить пузырьки от жидкости.

Несмотря на все препятствия, стоящие перед нами, это открытие приблизило нас еще на шаг к длительным космическим полетам.

Больше читайте в «Дайджесте наук-поп новостей: о затягивании со сном, наш вид через миллион лет и путешествия на Марс».