Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, досліджує новий підхід до проблеми ресурсів, стверджуючи, що технології, які люди досі використовували для життя на Міжнародній космічній станції (МКС), не придатні для чогось іншого, окрім орбітального форпосту. Для життя на Місяці чи Марсі астронавтам знадобиться щось інше, і вчені вважають, що фотоелектрохімічні пристрої можуть стати таким рішенням.
У статті, написаній доцентом Варвікського університету Катаріною Брінкерт, йдеться про те, що близько 1,5 кВт із 4,6 кВт загального енергетичного бюджету Системи контролю навколишнього середовища і життєзабезпечення на МКС наразі використовується для виробництва кисню за допомогою фотоелектричного процесу електролізу. Кисневий генератор на борту космічної станції використовує постійний електричний струм, щоб викликати неспонтанну хімічну реакцію, відокремлюючи молекули кисню від водню, завдяки чому астронавти можуть дихати в космосі.
Двоступеневий процес системи OGA (перетворення сонячного світла на електрику, а потім використання електрики для електролітичного процесу) є дорогим, громіздким і схильним до поломок, тому він може стати перешкодою в тривалих космічних місіях далеко від Землі. Альтернативний підхід, запропонований Брінкертом і його колегами, полягає у використанні фотоелектрохімічних (ФЕХ) пристроїв замість фотоелектричних електролізерів.
На відміну від OGA, ФЕХ-пристрої будуть засновані на одноступеневому процесі, призначеному для перетворення сонячної енергії безпосередньо на хімічну енергію. Напівпровідникові матеріали перетворять електромагнітне випромінювання на кисень і водень, без необхідності проміжного виробництва електроенергії.
У дослідницькій роботі створюються “теоретичні основи для застосування ФЕХ-пристроїв у середовищах існування на Місяці та Марсі”, досліджується можливість створення ФЕХ-машин, спеціально розроблених для виробництва кисню та перероблювання вуглекислого газу на цих далеких, чужих землях.
Фотоелектрохімічний підхід видається обґрунтованим, підсумовують автори статті, хоча деякі питання все ще залишаються відкритими. Досі тривають дослідження щодо довгострокової ефективності та “щільності потужності” пристроїв ФЕХ, тоді як “використання ресурсів на місці” (тобто використання матеріалів, які можна знайти на Місяці чи Марсі, для побудови цих машин ФЕХ) і здатність працювати в умовах мікрогравітації, здається, є меншою проблемою.
Читайте також:
- В ESA показали, як тестують технології збору зразків з поверхні Марса
- Для місій Artemis створять місяцехід, який збиратиме зразки і проводитиме аналізи