Команда ученых из Германии и США создала устройство для расщепления воды на водород и кислород в условиях невесомости (микрогравитации).
В соответствующем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, говорится, что в будущем технологическая новинка позволит отказаться от размещения на космических кораблях — для полета к Марсу и/или другим объектам Солнечной системы — запасных баков с топливом и кислородом.
Решение одной из ключевых проблемы
Топливо для космического корабля и кислород для дыхания экипажа — одни из ключевых ресурсов, без которых не обойдется ни одно космическое путешествие. Чем дальше лететь — тем больше этих ресурсов потребуется. Но вместо того, чтобы нагружать космический корабль многочисленными баками со взрывоопасными газами, которые должны пережить запуск, намного рациональнее производить все это уже в космосе, взяв с собой только воду и устройство для ее расщепления.
Инженеры пытались создать устройство для расщепления воды с начала 1960-х годов, но получаемые на выходе версии демонстрировали ненадежность: быстро загрязнялись или ломались. Вышедшее из строя устройство, окажись оно на борту, например, Международной космической станции, могло бы стать причиной взрыва и гибели экипажа. Поэтому нет ничего удивительного в том, что технологии такого уровня ни разу не тестировались в условиях невесомости.
Команда, возглавляемая Хансом-Иоахимом Леверенцом, приблизилась к решению проблемы. Ученые собрали 120-метровую вакуумированную башню, установив у ее основания гидравлически управляемую пневматическую поршнево-цилиндровую систему для запуска капсулы. Капсула, разгоняясь до 168 километров в час за 0,25 секунды, достигала вершины баши, а затем падала в тормозную камеру.
Капсула высотой 1,34 метра представляла собой фотоэлектрохимическую установку с двухкамерной фотоэлектрохимической ячейкой, позволяющую во время свободного падения исследовать два фотоэлектрода. Две цифровые камеры регистрировали поведение пузырьков газа на поверхности фотоэлектрода для каждого отсека ячейки спереди и сбоку. Во избежание контакта образца с электролитом до достижения условий микрогравитации с обратной стороны ячейки была установлена пневматическая подъемная рампа, позволяющая по команде погружать и извлекать фотоэлектроды.
Эксперимент, — детали которого описаны в исследовании — показал, что расщепитель способен производить водород и кислород из воды в условиях невесомости. Это говорит о том, что усовершенствованная версия устройства позволит не только избавиться от дополнительной полезной нагрузки при организации дальних космических миссий, но и создать космические корабли с замкнутой системой жизнеобеспечения.