Ученые научились превращать воду в кислород, в условиях нулевой гравитации.
Космические агентства и частные компании уже разработали детальные планы по отправке людей на Марс в ближайшие несколько лет, с целью создания там поселений. А с учетом того, что с каждым днем ученые обнаруживают все больше планет, потенциально пригодных для жизни, космические путешествия никогда еще не были настолько актуальны.
Однако, людям будет нелегко выживать в космосе на протяжении длительного периода времени. Одной из основных проблем космического полета на большие расстояния является транспортировка достаточного количества кислорода для дыхания космонавтов и достаточного количества топлива для питания сложной электроники. К сожалению, в космосе слишком мало кислорода, чтобы его можно было "зачерпнуть за бортом".
Но новейшее исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что можно производить водород (для топлива) и кислород (для жизни) из одной только воды, используя полупроводниковые материалы и солнечный свет (или звездный свет) в условиях невесомости.
Это реальная возможность для путешествий!
Использование солнца, как неограниченного ресурса энергии - сейчас одна из самых актуальных проблем. Мы медленно переходим от нефти к возобновляемым источникам энергии. Исследователи заинтересованы в возможности использования водорода в качестве топлива. Лучшим способом стало бы разделение воды (H2O) на ее составляющие: водород и кислород. Это становится возможным с использованием процесса, известного как электролиз, который включает в себя пропуск тока через образец воды, содержащий некоторое количество растворимого электролита. Этот процесс разбивает воду на кислород и водород, которые выделяются отдельно на двух электродах.
Несмотря на то, что этот метод технически возможен, его все еще не используют повсеместно. Причиной тому - отсутствие соответствующей инфраструктуры, например, заправочных водородных станций.
Водород и кислород, полученные таким образом из воды, могут также использоваться в качестве топлива на космическом корабле. Оснащение ракеты водой было бы намного безопаснее, чем оснащение ее дополнительным ракетным топливом и кислородом. Такое сочетание может оказаться крайне взрывоопасным.
Вот здесь-то и пригодится умение разделять воду на водород и кислород прямо в космосе.
Альтернативой эликтролизу в условиях антигравитации, является использование «фотокатализаторов», которые работают путем поглощения легких частиц-фотонов полупроводниковым материалом, погруженным в воду. Энергия поглощенного фотона затем преобразуется в свободный электрон и этот процесс сопровождается выделением кислорода.
Такое оборудование весит намного меньше чем необходимое для электролиза, так что этот способ открывает путь к дальним космическим путешествиям.
Но остается одна проблема. В отсутствие силы тяжести пузырьки кислорода остаются в жидкости. Гравитация позволяет газам легко покидать жидкость, что имеет решающее значение для использования чистого водорода и кислорода. Без присутствия гравитации пузырьки газа не всплывают на поверхность и не отделяются от смеси, так что получившаяся смесь становится похожа на пену.
Ученые уже работают над тем, чтобы решить эту проблему. Наиболее перспективным решением сейчас выглядит использование центробежной силы от вращения самого космического аппарата.
Тем не менее, благодаря этому исследованию мы стали на шаг ближе к межзвездным перелетам.