Вчені розробили новий, більш ефективний метод виробництва кисню для космонавтів, який може стати корисним для майбутніх місій у глибокий космос.
Сучасні системи життєзабезпечення, такі як ті, що використовуються на Міжнародній космічній станції (МКС), покладаються на громіздкі центрифуги для відокремлення кисню і водню, які утворюються під час електролізу води. Цей процес передбачає поділ молекул води за допомогою електрики. На Землі бульбашки піднімаються від електродів, але в умовах мікрогравітації необхідно обертати їх, щоб відокремити. Хоча цей метод працює, обладнання важке, вимагає багато енергії і не підходить для тривалих місій на Місяць або Марс.
Нове дослідження, проведене Альваро Ромеро-Кальво з Технологічного інституту Джорджії в співпраці з колегами з Центру прикладних космічних технологій і мікрогравітації (ZARM) в Університеті Бремена та Університету Воріка, продемонструвало простіше, легше та більш сталіше рішення у вигляді магнітів.
Як магніти допоможуть у космосу
Команда виявила, що магнітні сили можуть направляти газові бульбашки в умовах мікрогравітації в зони збору, що усуває необхідність механічного обертання важких центрифуг. Результати їх дослідження були опубліковані цього місяця в журналі Nature Chemistry.
«У цій статті ми демонструємо, що дві в основному не вивчені магнітні взаємодії — діамагнетизм і магніто-гідродинаміка — пропонують захоплюючий шлях для вирішення цієї проблеми та розробки альтернативних архітектур виробництва кисню», — зазначив Ромеро-Кальво в коментарі.
Завдяки використанню 146-метрової висоти вежі для падінь ZARM у Бремені, Німеччина, команда протестувала цю технологію, досягнувши підвищення ефективності відділення бульбашок до 240%, що могло б призвести до значно ефективніших електролізерів і генерації кисню.
«Після чотирьох років наполегливої праці, показати, що магнітні сили можуть контролювати електрохімічні потоки бульбашок у мікрогравітації, є захоплюючим кроком до створення більш ефективних і надійних систем життєзабезпечення для космічних апаратів», — сказав Ромеро-Кальво.
Цей підхід спочатку був розроблений Ромеро-Кальво в рамках його дисертації, а потім підтверджений у процесі гранту від програми NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC).
Команда готується продовжити дослідження в рамках програм NIAC та Європейського космічного агентства (ESA), щоб оцінити впровадження, масштабованість та довгострокову ефективність різних архітектур розділення води на основі магнетизму, використовуючи як вежу для падінь в умовах мікрогравітації, так і суборбітальні експерименти з ракетами. Дослідження також підтримувалось Німецьким аерокосмічним центром (DLR).