“Але як ми будемо дихати?” – питання, яке виникає в голові кожної людини, коли вона думає про освоєння космосу. Необхідність економити простір і паливо обмежує кількість кисню, яку астронавти можуть взяти з собою, а неосяжність космосу і тривалість польоту до Марса в один кінець унеможливлює часте поповнення запасів кисню та інших ресурсів.
Більшу частину кисню на Міжнародній космічній станції (МКС) отримують шляхом електролізу – хімічного процесу, який використовує електрику для розщеплення води на водень і кисень. Окрема система перетворює вуглекислий газ, що видихається, на воду і метан.
Однак цей метод забирає 1,5 кВт з 4,6 кВт енергетичного бюджету, що становить близько третини всієї енергії, необхідної для роботи системи екологічного контролю та життєзабезпечення МКС (ECLSS), яка відповідає за забезпечення екіпажу та лабораторних тварин чистою водою і повітрям.
Дослідження, опубліковане в науковому журналі Nature Communications, оцінює життєздатність заміни існуючих систем виробництва кисню і палива на фотоелектрохімічні (ФЕХ) пристрої.
Цей процес подібний до фотосинтезу в рослинах, використовує воду як сировину і передбачає розділення збору світла і виробництва хімічних речовин. Це не лише значно зменшить вагу та об’єм системи, але й забезпечить значний приріст ефективності.
У той час як рослини покладаються на хлорофіл для поглинання світла, запропонований пристрій натомість використовуватиме напівпровідникові матеріали, покриті металевими каталізаторами, які підтримують потрібну хімічну реакцію.
Крім того, дослідження створює основу, здатну передбачити продуктивність цих пристроїв PEC на Місяці та Марсі.
У статті в журналі The Conversation Катаріна Брінкерт, доцент кафедри каталізу Уорікського університету, Великобританія, і провідний дослідник дослідження, стверджує, що ці фотоелектрохімічні пристрої можуть бути доповнені сучасними технологіями життєзабезпечення, такими як кисневий генератор МКС.
Здатність працювати при кімнатній температурі дає перевагу цим пристроям штучного фотосинтезу над альтернативними методами, такими як отримання кисню з реголіту, над яким експериментували вчені NASA, використовуючи високі температури.
Однак не всі фактори свідчать на користь підходу PEC. Марс, перебуваючи далі від Сонця, ніж Земля, отримує менше світла – ресурсу, який є ключовим для фотоелектрохімічних реакцій.
Дослідження підкреслює важливість сонячних дзеркал для боротьби з цим зменшенням інтенсивності світла.
Наші мрії про освоєння космосу залежать від нашої здатності розвивати зелені технології, такі як пристрій PEC, які можуть допомогти створити штучні атмосфери в космосі, а також досягти наших цілей з енергозбереження на Землі.
Хоча дослідження демонструє життєздатність пристроїв PEC, їхню ефективність в умовах мікрогравітації та теоретичну масштабованість, ще належить з’ясувати, наскільки добре вони можуть бути застосовані на практиці.
Подальші дослідження можуть показати, що штучний фотосинтез може стати ключовим гвинтиком у нашому прагненні виробляти хімічні речовини, які легко зберігати та транспортувати, багаті на енергію.
Читайте також:
Leave a Reply