Technology

Американські вчені, можливо, вирішили проблему виробництва кисню в космосі

Незважаючи на те, що в космосі є кисень,основна його частина існує не в тій формі, який ми звикли дихати - молекулярним киснем, або O2. Фахівці Каліфорнійського технологічного інституту (Калтех) заявляють, що створили реактор, що дозволяє переробляти діоксид вуглецю в молекулярний кисень, що в перспективі може не тільки допомогти в боротьбі з кліматичними змінами на Землі, але ще і налагодити виробництва кисню в космосі. Про це повідомляє стаття, опублікована журналом Nature Communications.

Як виробляти кисень в космосі?

Дефіцит кисню є одним з найголовнішихперешкод в освоєнні далекого космосу. Земля - ​​це єдине місце, де обсяги цього газу достатні для виживання людства, але необхідність брати з собою великі запаси цього важливого для життя елемента в далекі космічні польоти буде дуже витратною і непосильним завданням. Наприклад, на тій же Міжнародної космічної станції запасу кисню заповнюються за рахунок електролізу води (розкладання її на водень і кисень). Цим на МКС займається система «Електрон», що витрачає 1 кг води на людину в добу. Запаси кисню також час від часу поповнюються в ході вантажних місій до орбітальної станції. Є думка, що коли почнеться Терраформирование Марса, електроліз стане одним із способів видобутку кисню для марсіанських колоністів, однак технологій таких у людства поки немає, тому думати про це рано.

Тому вчені з Калтеха вирішили знайти в рамкахсвого дослідження інший метод виробництва кисню. У підсумку вони прийшли до створення реактора, який, якщо говорити простими словами, бере і видаляє з формули «CO2» (діоксиду вуглецю) «С» (вуглець), залишаючи тільки кисень. Дослідники виявили, що якщо розганяти і ударяти молекули діоксиду вуглецю про інертні поверхні, такі як золота фольга, то їх можна розщепити на молекулярний кисень і атомарний вуглець.

Вчені говорять, що їх реактор працює попринципом прискорювача частинок. Спершу молекули CO2 в ньому ионизируются, а потім прискорюються за допомогою електромагнітного поля, після чого стикаються із золотою поверхню. У поточній формі установка має досить низьким ККД: на кожні 100 молекул CO2 вона здатна виробляти близько однієї-двох молекул молекулярного кисню. Однак дослідники звертають увагу на те, що їх реактор довів, що даний концепт виробництва кисню дійсно можливий і в майбутньому може стати масштабується.

Дослідники пояснюють, що подібна реакціявиробництва кисню в космосі може відбуватися і природним чином. Розробка концепту почалася зі спроби пояснити несподіване відкриття молекулярного кисню на кометах. Після того, як космічний апарат "Розетта" виявили газ, що виривається з поверхні комети 67P / Чурюмова - Герасименко, вчені спочатку припустили, що цей кисень знаходився в ній замороженому стані мільярди років, фактично з часів формування Сонячної системи, тобто протягом приблизно 4 , 6 мільярда років. Але ця гіпотеза залишалася досі вельми спірною, оскільки такий «заморожений» молекулярний кисень повинен був мати дуже високим хімічним потенціалом і вступати у взаємодії з іншими компонентами речовини комети, згідно з думкою ряду вчених.

Однак у 2017 році команда Колтеха запропонувалаінше пояснення. Професор Каліфорнійського технологічного інституту і фахівець по молекулярному інжинірингу Константінос Гіапіс звернув увагу на хімічні реакції, що протікають на поверхні комети 67P / Чурюмова - Герасименко, оскільки вони здалися йому вельми схожими на ті реакції, які він вивчав в лабораторії протягом понад 20 років. Вчений припустив, що добре вивчений ним механізм, який полягає в тому, що атомарний кисень речовини комети перетворюється в молекулярний кисень під дією бомбардують поверхню молекул води, також містять один атом кисню, добре застосуємо в сфері астрофізики для пояснення даних, отриманих вченими місії «Розетта» . Це і надихнуло вчених на розробку реактора.

Навіщо виробляти кисень в космосі?

В майбутньому реактор може використовуватися длявиробництва кисню для астронавтів, які будуть літати на Місяць, Марс і за їх межі. На Землі подібна установка з урахуванням масштабів теж може виявитися досить корисною, адже вона зможе знижувати концентрації діоксиду вуглецю в атмосфері і переробляти їх в кисень, тим самим допомагаючи в боротьбі з глобальними кліматичними змінами. Однак вчені відзначають, що для практичної фази їх установка поки не готова.

«Остаточне цей пристрій? Ні. Чи може це пристрій вирішити питання з Марсом? Ні. Однак цей пристрій доводить один раніше запропонований концепт, який здавався неможливим », - прокоментував Константінос Гіапіс, глава дослідницького проекту.

Обговорити новину можна в нашому Telegram-чаті.