Отправлять роботов на другие планеты удобно, потому что им не нужен пригодный для дыхания воздух, и Земля пока является единственным местом, где его в достатке. Поскольку НАСА и другие космические агентства уже работают над пилотируемыми миссиями на Марс, необходимо найти эффективный и надежный способ выработки кислорода в космосе. Новое исследование, проведенное Уорикским университетом, показывает, что в миссиях на Марс следует отказаться от традиционного подхода к генераторам кислорода и вместо этого использовать более простые фотоэлектрохимические устройства для получения кислорода.
Согласно информации, которая была опубликована в журнале Nature на этой неделе, Oxygen Generator Assembly (генератор кислорода), который можно найти на Международной космической станции, достаточно хорош для выработки кислорода на станции. Но эта система, как известно, громоздка и склонна к поломкам. Фотоэлектрохимические технологии могут предложить более надежный вариант для долгосрочного путешествия и выживания человека на Марсе.
В генераторе кислорода на МКС для получения кислорода используется электролиз воды - довольно неэффективный процесс, который сам по себе потребляет 1,5 кВт энергии. Это значительная часть общей мощности в 4,7 кВт, используемой системой управления жизнеобеспечением. Эта система полагается на генерируемую энергию, чтобы направить электрический ток через воду, но фотоэлектрохимической системе (ФЭC) этого делать не нужно.
Иллюстрация астронавта, работающего на поверхности Марса недалеко от первого поселения.
Генерация кислорода на основе ФЭC использует полупроводниковые материалы, чтобы перейти от солнечной энергии к расщеплению воды на газообразный водород и кислород без производства электроэнергии. Ученые считают, что оборудование для фотоэлектрохимических реакций позволит снабжать кислородом астронавтов, поэтому в новом исследовании изучалось, как солнечное излучение на Марсе и Луне будет поддерживать устройства ФЭC, и был сделан вывод, что это надежный подход к жизнеобеспечению человека, который будет работать в условиях микрогравитации. Однако текущая технология ФЭC должна стать более эффективной и компактной, прежде чем ее можно будет разместить в космическом корабле. Но возможно нам и не придется строить эту систему жизнеобеспечения на Земле.
Поскольку каждый килограмм, запущенный с Земли, стоит больших денег, аэрокосмические компании все больше заинтересованы в использовании ресурсов на месте. Это означает разработку миссии по использованию материалов в пункте назначения, а не по доставке всего с Земли. Например, НАСА изучало возможность использования марсианской почвы в качестве строительного материала, поэтому сейчас многочисленные проекты направлены на то, как астронавты смогут собирать водяной лед с Луны. Лаборатория реактивного движения также начала эксперимент с марсоходом Perseverance, который показал, что он может генерировать столько кислорода, сколько одно дерево. Точно так же исследователи изучили способы создания и обслуживания оборудования ФЭC на Луне и Марсе.
«В конструкции устройства можно использовать различные полупроводники и материалы для электрокатализаторов, которые доступны на Луне и Марсе, а необходимые материалы в конечном итоге могут быть получены с помощью новых технологий», — говорится в исследовании.
