Een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature onderzoekt een nieuwe benadering van het hulpbronnenprobleem, met het argument dat de technologieën die mensen tot nu toe hebben gebruikt om op het International Space Station (ISS) te leven, niet geschikt zijn voor iets anders dan een orbitale buitenpost. Voor het leven op de maan of Mars hebben astronauten iets anders nodig, en wetenschappers geloven dat foto-elektrochemische apparaten de oplossing kunnen zijn.
In artikel, geschreven door universitair hoofddocent Katharina Brinkert van de Universiteit van Warwick, stelt dat ongeveer 1,5 kW van het totale energiebudget van 4,6 kW van het Environmental Control and Life Support System op het ISS momenteel wordt gebruikt om zuurstof te produceren met behulp van het fotovoltaïsche elektrolyseproces. De zuurstofgenerator aan boord van het ruimtestation gebruikt een directe elektrische stroom om een niet-spontane chemische reactie te veroorzaken, waarbij zuurstofmoleculen worden gescheiden van waterstof, waardoor astronauten in de ruimte kunnen ademen.
Het tweestapsproces van het OGA-systeem (zonlicht omzetten in elektriciteit en vervolgens de elektriciteit gebruiken voor een elektrolytisch proces) is duur, omvangrijk en vatbaar voor storingen, dus het kan een belemmering vormen bij langdurige ruimtemissies ver van de aarde. Een alternatieve benadering voorgesteld door Brinkert en zijn collega's is het gebruik van foto-elektrochemische (PEC) apparaten in plaats van foto-elektrische elektrolyzers.
In tegenstelling tot OGA's zullen PEH-apparaten gebaseerd zijn op een eenstapsproces dat is ontworpen om zonne-energie rechtstreeks om te zetten in chemische energie. Halfgeleidermaterialen zullen elektromagnetische straling omzetten in zuurstof en waterstof, zonder dat tussentijdse elektriciteitsopwekking nodig is.
Het onderzoekswerk creëert "theoretische grondslagen voor het gebruik van FEH-apparaten in habitats op de maan en Mars", en onderzoekt de mogelijkheid om FEH-machines te maken die speciaal zijn ontworpen voor de productie van zuurstof en de verwerking van koolstofdioxide op deze verre, buitenaardse landen.
De foto-elektrochemische benadering lijkt redelijk, concluderen de auteurs van het artikel, hoewel er nog enkele vragen open blijven. Onderzoek naar de langetermijnefficiëntie en "vermogensdichtheid" van FEH-apparaten is nog steeds aan de gang, terwijl "in situ gebruik van hulpbronnen" (dwz het gebruik van materialen die op de maan of Mars zijn gevonden om deze FEH-machines te bouwen) en het vermogen om in microzwaartekracht te werken lijkt minder een probleem te zijn.
Lees ook:
- ESA liet zien hoe ze technologieën testen voor het verzamelen van monsters van het oppervlak van Mars
- Voor de Artemis-missies zal een maanrover worden gemaakt, die monsters zal verzamelen en analyses zal uitvoeren