Обеспечение экипажей космических кораблей надежным запасом кислорода является критически важной задачей для длительных миссий за пределами Земли. Традиционные методы, такие как электролиз воды на Международной космической станции (МКС), сталкиваются с трудностями в условиях микрогравитации, что делает их менее практичными для дальних космических полетов.
Международная команда ученых из Технологического института Джорджии, Центра прикладных космических технологий и микрогравитации (ZARM) при Университете Бремена и Университета Уорика предложила инновационное решение: использование магнитных полей для повышения эффективности производства кислорода. Исследователи разработали систему, которая использует магнитные взаимодействия для улучшения процесса электролиза воды в условиях невесомости.
Основная проблема микрогравитации заключается в том, что газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза, остаются взвешенными и прилипают к электродам, препятствуя эффективному разделению и снижая общую производительность системы. Команда под руководством доктора Альваро Ромеро-Кальво продемонстрировала, что применение постоянных магнитов позволяет контролировать потоки пузырьков в микрогравитации. Система использует два ключевых магнитных эффекта: диамагнетизм, который отталкивает воду от магнитных полей, направляя пузырьки газа к точкам сбора, и магнитогидродинамику, которая возникает при взаимодействии магнитного поля с электрическим током, создавая вращательное движение жидкости и способствуя отделению пузырьков.
Эти эффекты в совокупности повышают эффективность электрохимических ячеек до 240%. Эксперименты, проведенные в Башне падения ZARM в Бремене, Германия, которая имитирует условия микрогравитации, подтвердили эффективность предложенного метода. Результаты, опубликованные в журнале Nature Chemistry, показывают, что магнитные силы могут успешно управлять потоками пузырьков в условиях невесомости.
Этот новый подход открывает новые перспективы для разработки более легких, простых и устойчивых систем жизнеобеспечения для будущих космических миссий. В отличие от существующих методов, требующих громоздкого оборудования, такого как центрифуги, или имеющих ограниченную эффективность в условиях микрогравитации, магнитная система предлагает значительное улучшение. Успешная демонстрация метода в условиях, имитирующих космос, является важным шагом к его практическому применению.
Команда планирует дальнейшие испытания на суборбитальных ракетах для подтверждения эффективности системы в условиях длительной невесомости. Это достижение может стать ключевым элементом для обеспечения устойчивого присутствия человека в дальнем космосе.