Ученые исследуют новый способ получения пригодного для дыхания воздуха на Марсе

Mar 17, 2023

Отправлять роботов на другие планеты удобно, потому что им не нужен воздух, пригодный для дыхания, и Земля — единственное место, где мы его нашли. Поскольку НАСА и другие космические агентства начинают работать над пилотируемыми миссиями на Марс, мы должны противостоять надоедливой потребности человека в кислороде. Новое исследование Университета Уорика предполагает, что миссии на Марс должны отказаться от традиционного подхода с генератором кислорода и вместо этого полагаться на более простые фотоэлектрохимические устройства для генерации кислорода.

Согласно исследованию, которое было опубликовано в журнале Nature на этой неделе, узел генератора кислорода (OSA), который можно найти на Международной космической станции, достаточно хорош для выработки кислорода для станции. Но эти системы общеизвестно неуклюжи и склонны к сбоям. Фотоэлектрохимия может предложить более надежный вариант долгосрочного исследования человечества и выживания на Марсе.

OGA использует электролиз воды для выработки кислорода, довольно неэффективный процесс, который сам по себе потребляет 1,5 кВт энергии на МКС. Это значительная часть от общей мощности в 4,7 кВт, используемой системой управления жизнеобеспечением. Эта система использует генерируемую энергию для направления электрического тока через воду, но фотоэлектрохимической (PEC) системе это не нужно.

Для генерации кислорода на основе PEC используются полупроводниковые материалы, позволяющие перейти от солнечной энергии к расщеплению воды на водород и кислород без производства электроэнергии. Это сделало PEC горячей темой среди исследователей устойчивой энергетики из-за того, что она может сделать для Земли, но нет причин, по которым подобное оборудование не могло бы снабжать кислородом астронавтов. Новое исследование изучало, как солнечное излучение на Марсе и Луне будет поддерживать устройства PEC, и пришло к выводу, что это жизнеспособный подход к жизнеобеспечению человека, который будет работать в условиях микрогравитации и может быть расширен по мере необходимости. Однако нынешняя технология PEC должна стать более эффективной и компактной, прежде чем ее можно будет разместить в космическом корабле. Хотя, возможно, нам и не понадобится создавать масштабную систему жизнеобеспечения на Земле.

Поскольку каждая унция, запущенная с Земли, стоит денег, аэрокосмические предприятия все больше интересуются использованием ресурсов на месте (ISRU). Это означает разработку миссии, в которой материалы будут использоваться в пункте назначения, а не доставлять все с Земли. Например, НАСА исследовало возможность использования марсианской почвы в качестве строительного материала, а многочисленные проекты исследуют, как астронавты могут собирать водяной лед с Луны. Лаборатория реактивного движения также запустила эксперимент с марсоходом Perseverance, который показал, что он может генерировать столько же кислорода, сколько одно дерево. Аналогичным образом исследователи изучали способы создания и обслуживания оборудования PEC на Луне и Марсе. «Конструкция устройства может быть основана на различных полупроводниках и электрокаталитических материалах, доступных на Луне и Марсе, а необходимые материалы в конечном итоге могут быть произведены через ISRU», — говорится в исследовании.