Uzaydaki uzun süreli görevler, astronotların nefes alabileceği havayı sürdürülebilir bir şekilde sağlamak açısından önemli zorluklar sunmaktadır. Uluslararası Uzay İstasyonu'nda (ISS) kullanılan mevcut su elektrolizi yöntemleri, karmaşıklıkları ve yüksek enerji talepleri nedeniyle derin uzay yolculukları için ideal olmaktan uzaktır. Ancak, Georgia Institute of Technology, ZARM (Bremen Üniversitesi) ve University of Warwick'ten uluslararası bir araştırma ekibinin öncülük ettiği yeni bir teknoloji, manyetik alanların gücünü kullanarak oksijen üretimini daha verimli ve basit hale getirerek bu alanda bir dönüm noktası yaratmaktadır.
Dr. Álvaro Romero-Calvo liderliğindeki ekip, yerçekimsiz ortamlarda su elektrolizi sırasında oluşan gaz kabarcıklarının akışını kontrol etmek için manyetik alanların nasıl kullanılabileceğini göstermiştir. Elektroliz sırasında oluşan hidrojen ve oksijen kabarcıkları, mikro yerçekiminde elektrotlara yapışarak süreci yavaşlatmaktadır. Araştırmacılar, basit ve yaygın olarak bulunan kalıcı mıknatıslar kullanarak, bu kabarcıkları elektrotlardan uzaklaştırıp belirli noktalarda toplayan pasif bir faz ayırma sistemi geliştirmişlerdir. Bu yenilikçi yaklaşım, santrifüjler ve pompalar gibi karmaşık mekanik bileşenlere olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, yaşam destek sistemlerini daha hafif, daha basit ve daha sürdürülebilir hale getirmektedir.
Nature Chemistry'de yayımlanan araştırmaya göre, bu sistemde iki temel manyetik etkileşim rol oynamaktadır: diamanyetizm ve manyetohidrodinamik kuvvetler. Diamanyetizm, suyun manyetik alanlardan itilerek gaz kabarcıklarının toplama noktalarına yönlendirilmesini sağlarken, manyetohidrodinamik etkiler, elektroliz sırasında oluşan elektrik akımları ile manyetik alanların etkileşiminden doğarak sıvıda bir dönme hareketi yaratıp gaz kabarcıklarının sudan ayrılmasını kolaylaştırmaktadır. Bu birleşik etkiler, elektrokimyasal hücrelerin verimliliğini %240'a kadar artırabilmektedir.
Araştırmanın doğruluğunu teyit etmek amacıyla, ekip Almanya'nın Bremen kentindeki ZARM Düşme Kulesi'nde yerçekimsiz ortamı simüle eden deneyler gerçekleştirmiştir. Bu deneylerde, manyetik kuvvetlerin mikro yerçekiminde elektrokimyasal kabarcık akışını başarılı bir şekilde kontrol edebildiği doğrulanmıştır. Bu sonuçlar, düşük yerçekimi akışkanlar mekaniği alanında önemli bir ilerleme kaydedildiğini ve gelecekteki insanlı uzay uçuşu mimarileri için yeni olanaklar sunduğunu göstermektedir. Bu manyetik tabanlı oksijen üretim sistemi, derin uzay görevleri için daha uygun maliyetli ve güvenilir yaşam destek sistemlerinin geliştirilmesinde umut verici bir yol sunmaktadır.
Ekip, bu yöntemin etkinliğini daha uzun süreli mikro yerçekimi koşullarında doğrulamak için alt-orbital roket uçuşlarıyla daha fazla deney yapmayı planlamaktadır. Manyetik etkileşimlerden yararlanarak, bu yenilikçi yaklaşım uzay keşfinin başarısı için hayati önem taşıyan daha verimli ve güvenilir oksijen üretim sistemlerinin önünü açmaktadır.