Apa ar putea asigura atât combustibilul, cât și oxigenul necesar susținerii vieții pe nave spațiale, conform unui studiu publicat de Nature Communications.
Agențiile spațiale și companiile private au deja planuri avansate de a trimite oameni pe Marte în următorii câțiva ani. Și, cu un număr tot mai mare de planete descoperite în jurul stelelor din apropiere, călătoriile pe distanțe lungi nu au părut niciodată mai interesante.
Cu toate acestea, nu este ușor pentru oameni să supraviețuiască unor călătorii spațiale îndelungate. Una dintre principalele provocări ale zborului pe distanțe lungi este transportul oxigenului necesar susținerii vieții, precum și a combustibilului necesar navei spațiale.
Pe măsură ce înlocuirea combustibililor fosili cu surse regenerabile de energie a devenit o necesitate, cercetătorii au devenit interesați de posibilitatea utilizării hidrogenului drept combustibil. Cea mai la îndemână sursă de hidrogen este apa (H2O), prin descompunerea sa în cele două elemente componente.
Acest lucru este posibil folosind un proces cunoscut sub numele de Electroliza apei – trecerea unui curent electric printr-o probă de apă care conține un anumit electrolit solubil. Electroliza descompune apa în oxigen si hidrogen, care sunt apoi eliberate separat.
Fotonii si apa ar putea alimenta navele spațiale din viitor
Lansarea unei rachete cu apă ar fi, evident, mult mai sigură decât a uneia ce folosește combustibili explozivi. Odată ajunsă în spațiu, apa ar fi descompusă în hidrogen și oxigen, folosite ulterior pentru a susține viața sau pentru a alimenta echipamentele electronice, prin intermediul unor celule de combustie .
Există două opțiuni pentru a descompune apa în hidrogen și oxigen. Una implică electroliza clasică, folosind electroliți și celule solare, pentru a capta lumina soarelui și a o transforma în curent electric.
Alternativa este de a folosi catalizatori foto, care lucrează prin absorbția și transmiterea fotonilor într-un material semiconductor introdus în apă. Electronii semiconductorului absorb energia fotonilor și își schimbă pozițiile (sar), devenind liberi. Între timp, „găurile” rămase în urma saltului electronilor liberi absorb electroni din apă, formând astfel protoni și oxigen. Electronii liberi reacționează apoi cu protonii, rezultând hidrogen.
Procesul poate fi de asemenea și inversat. Hidrogenul și oxigenul pot fi recombinate, în urma recombinării rezultând doar apă – ceea ce înseamnă că apa poate fi reciclată. Aceasta este cheia călătoriei spațiale pe distanțe lungi.
Utilizarea catalizatorilor foto este cea mai bună opțiune, deoarece echipamentul cântărește mult mai puțin decât cel necesar pentru electroliza clasică. În teorie, ar trebui să funcționeze cu ușurință, deoarece intensitatea luminii solare este mult mai mare în spațiu decât pe Pământ, nefiind filtrată de atmosferă.
De la teorie la practică
S-a demonstrat deja că și în condiții de gravitație zero apa se poate descompune în hidrogen si oxigen. Însă, evident, gazele se elimină sub formă de bule; pe Pământ, gravitația face ca bulele să plutească automat la suprafața apei, eliberând catalizatorul și permițându-i astfel să continue procesul.
În cazul gravitației zero acest lucru nu este posibil, bulele rămânând pe, sau aproape de catalizator. Cu toate acestea, oamenii de știință au ajustat catalizatorul prin crearea unor zone piramidale (de dimensiuni nanometrice), de pe care bulele ar putea să se desprindă cu ușurință.
Rămâne însă o problemă – în absența gravitației, bulele vor rămâne în lichid și vor crea o spumă, ceea ce va reduce dramatic eficiența procesului, spuma blocând catalizatorii sau electrozii. Încă nu se știe cum se poate împiedica formarea spumei, acesta fiind ultimul pas înaintea implementării tehnologice în programele spațiale.
O navă spațială cu o secțiune rotativă, a cărei forță centrifugă generată ar separa gazele de lichid, este singura posibilitate luată în calcul în prezent.
Chiar dacă nu cunoaștem încă soluția problemei, acest nou studiu duce omenirea cu un pas mai aproape de călătoriile spațiale de lungă durată.
Citește și: Science-Fiction: de la vis la tehnologie.
3 Comments