Допомогти астронавтам легше дихати може допомогти вироблення кисню за допомогою магнітів

Міжнародною групою вчених було запропоновано потенційно найкращий спосіб одержання кисню для астронавтів у космосі за допомогою магнітів.

Забезпечення дихання астронавтів на борту Міжнародної космічної станції та інших космічних кораблів – складний та дорогий процес. Оскільки люди планують у майбутньому здійснювати польоти на Місяць чи Марс, будуть потрібні досконаліші технології.

“На Міжнародній космічній станції кисень виробляється за допомогою електролітичного елемента, який розщеплює воду на водень та кисень, але потім ці гази потрібно вивести із системи. Нещодавно дослідник з центру НАСА Еймса дійшов висновку, що адаптація тієї ж архітектури для польоту на Марс буде мати такі значні втрати в масі й надійності, що її використання не матиме ніякого сенсу,” - каже провідний автор роботи Альваро Ромеро-Кальво з Університету Колорадо в Боулдері.

“Ефективний поділ фаз в умовах зниженої гравітації є перешкодою для освоєння космосу людиною і відомий з перших польотів у космос у 1960-х роках. Це явище є особливою проблемою для системи життєзабезпечення на борту космічних кораблів та МКС, оскільки кисень для екіпажу виробляється в системах водних електролізерів і вимагає відокремлення від електрода та рідкого електроліту”, - зазначає Катаріна Брінкерт з хімічного факультету Уорікського університету та Центру прикладних космічних технологій та мікрогравітації (ZARM) у Німеччині

В основі проблема плавучості.

Уявіть собі склянку газованого напою. На Землі бульбашки CO2 швидко спливають нагору, але без гравітації цим бульбашкам нікуди подітися. Натомість вони залишаються у підвішеному стані в рідині.

У даний час НАСА використовує центрифуги, щоб витіснити гази, але ці машини мають великі розміри та потребують значної маси, енергії та обслуговування. Тим часом команда провела експерименти, які показали, що в деяких випадках магніти можуть досягти тих же результатів.

Хоча діамагнітні сили добре відомі й зрозумілі, їх використання інженерами в космічних додатках було не повністю вивчено, оскільки через гравітації цю технологію важко продемонструвати на Землі.

На допомогу прийшов Центр ZARM. Там Брінкерт, який проводить дослідження, фінансовані Німецьким аерокосмічним центром, очолив групу, яка провела успішні експериментальні випробування на спеціальній установці Вежа падіння, що імітує умови мікрогравітації.

Тут групи розробили процедуру від'єднання бульбашок газу від поверхні електродів в умовах мікрогравітації, що ганерується протягом 9,2 с на бременській вежі падіння.

Це дослідження вперше демонструє, що бульбашки газу можна "притягувати" та "відштовхувати" від простого неодимового магніту в умовах мікрогравітації, занурюючи його в різні типи водних розчинів.

Дослідження може відкрити нові шляхи для вчених та інженерів, які розробляють кисневі системи, а також для інших космічних досліджень, пов'язаних з переходом з рідкої фази до газоподібної.

“Ці ефекти мають величезні наслідки для подальшого розвитку систем поділу фаз, наприклад, для довгострокових космічних місій, припускаючи, що ефективне виробництво кисню та, наприклад, водню в системах водних (фото-)електролізерів може бути досягнуто навіть при майже повної відсутності виштовхувальної сили”, - каже доктор Брінкерт.

Дослідження було опубліковано в журналі npj Microgravity дослідниками з Університету Уорвіка у Великій Британії, Університету Колорадо Боулдер та Вільного університету Берліна в Німеччині.