кислород

Космическите агенции и частните компании вече разработват реални планове за изпращането на хора на Марс през следващите няколко години, с което ще започне неговата колонизация. А с увеличаването броя на откритите подобни на Земята планети, космическите пътешествия ще стават все по-актуални и ще е необходим много кислород.

Но оцеляването в космоса за дълъг период от време не е лесно за хората. Един от основните проблеми на космическия полет на големи разстояния е транспортирането на достатъчно големи количества кислород за дишане и достатъчно гориво. Необходима е и енергия за работата на сложната електроника. В космоса почти няма кислород и той трябва да бъде взет от Земята.

Но новата научна работа, публикувана в Nature Communications, показва, че е възможно производството на водород (за гориво) и кислород (за дишане) от водата. Използва се специализиран полупроводников материал, слънчева (или звездна) светлина и безтегловност. Новото откритие прави далечните космически пътешествия по-реални.

Използването на неограничения ресурс на Слънцето в нашия ежедневен живот е една от глобалните задачи пред човечеството. Ние постепенно се отказваме от нефта и преминаваме към възобновяеми източници на енергия. Във връзка с това, учените извършват редица експерименти за използването на водорода като гориво. Най-добрият начин за получаването на водород би бил разделянето на водата на нейните съставки водород и кислород. Това е възможно чрез процеса, познат като електролиза – преминаването на електрически ток през водата, в която има малки количества разтворим електролит (например готварска сол). При пропускането на електрически ток водата се разпада на атоми кислород и водород, всеки от които се отделя на своя електрод.

Този метод е технически възможен и е познат от десетки години. Но все още не е леснодостъпен за Земята, понеже е необходима повече инфраструктура за водорода. Например станции за зареждането на водород.

Но електролизата не може да се използва в космоса, понеже процесът изисква твърде много енергия. А в космоса енергията е изключително скъпа.

Водородът и кислородът, получени от водата, могат да се използват като ракетно гориво. А неотдавна бе създадена нова технология за разделянето на водата на кислород и водород.

Предложен е фотокатализатор, който работи чрез поглъщането на фотони от полупроводников материал, поставен във вода. Енергията на фотона избива електрон от материала и оставя след себе си „дупка“. Този свободен електрон може да взаимодейства с протоните във водата и да образува водороден атом. В същото това време „дупката“ може да погълне електрони от водата, което е съпроводено с образуването на протони и кислородни атоми.

Процесът може да протича и в обратна посока. Водородът и кислородът могат да бъдат рекомбинирани (обединени) с използването на горивна клетка, при което ще бъде отделена изразходваната за фотокатализата енергия и ще се образува вода. Ето защо, тази технология е реален ключ за далечните космически пътешествия.

Използването на фотокатализатори е най-добрият вариант за космическите пътешествия, понеже необходимото оборудване тежи многократно по-малко, отколкото оборудването за електролиза. И още, ефективността на работа на тази технология в космоса е много по-висока, понеже на Земята значителна част от слънчевата светлина се поглъща или отразява по пътя до повърхността на планетата.

При един от опититее с новата технология, експерименталната апаратура е пусната от кула с височина 120 метра. По този начин се имитира микрогравитация. Условията са много подобни на условията на Международната космическа станция.

При тези условия, водата наистина се разделя на водород и кислород. Но това са газове и при процеса се образуват мехурчета. На Земята, гравитацията кара мехурчетата да изплуват на повърхността, като по този начин се освобождава пространството на катализатора, за образуването на следващите мехурчета.

Но в безтегловност това е невъзможно и мехурчетата газ си остават на катализатора. Този проблем е решен чрез създаването на миниатюрни пирамидални зони, където мехурчето лесно се откъсва от върха на пирамидата и попада във водата, без да пречи на процеса на образуването на нови мехурчета.

Остава още един проблем. Когато няма гравитация, мехурчетата си остават в течността, въпреки че са напуснали катализатора. Без гравитация, мехурчетата не се издигат на повърхността и образуват нещо като пяна.

Това рязко снижава ефективността на процеса. Електродите и катализаторите остават блокирани. Сега се разработват решенията за използването на центробежна сила като изкуствена гравитация.

И така, благодарение на новото изследване бе направена още една стъпка към дългите космически полети на хората.

4
ДОБАВИ КОМЕНТАР

avatar
3 Коментари
1 Отговори на коментарите
4 Последователи
 
Коментарът с най-много реакции
Най-горещя коментар
4 Автори на коментарите
stormofbloodСарактТойAxOx Автори на последните коментари
  Абонирай се  
нови стари оценка
Извести ме за
AxOx
AxOx

Отдавна може да се произвежда кислород от водата.
Остава си въпроса как да се транспортира това огромно количество.
– човек се нуждае от 550 литра чист кислород на ден. Това е все още огромно количество за един екипаж в далечен полет …направо забрави за възможността за живеене на друга планета.

П.П. Човек не може да вдишва чист кислород защото се получава страничен ефект на предозиране като дрогата … затова кислорода е около 20% само в атмосферата …тааа има много проблеми за разрешаване.

Той
Той

Толкова проблеми има на земята, вместо да хабят ресурси да мечтаят в делириум, да вземат да помислят тези учени с парите на данакоплатците как да оправят нещо реално….
Ама по-скоро стана така: преебаха Земята и да се спасяват 😅

Саракт
Саракт

Пълна глупост е това изследване. Откъде ще вземат вода в космоса на космическия кораб? Цистерни? По-добре с кислород, вместо с вода.

stormofblood
stormofblood

Ще ловят от кометите 😀