Помочь астронавтам легче дышать может помочь выработка кислорода с помощью магнитов

Международной группой ученых был предложен потенциально лучший способ получения кислорода для астронавтов в космосе с помощью магнитов.

Обеспечение дыхания астронавтов на борту Международной космической станции и других космических кораблей – сложный и дорогостоящий процесс. Поскольку люди планируют в будущем совершать полеты на Луну или Марс, потребуются более совершенные технологии.

«На МКС кислород производится с помощью электролитического элемента, расщепляющего воду на водород и кислород, но затем эти газы нужно вывести из системы. Недавно исследователь из центра НАСА Эймса пришел к выводу, что адаптация той же архитектуры для полета на Марс будет иметь такие значительные потери в массе и надежности, что ее использование не будет иметь никакого смысла», - говорит ведущий автор работы Альваро Ромеро-Кальво из Университета Колорадо в Боулдере.

«Эффективное разделение фаз в условиях пониженной гравитации является препятствием для освоения космоса человеком и известно из первых полетов в космос в 1960-х годах. Это явление является особой проблемой для системы жизнеобеспечения на борту космических кораблей и МКС, поскольку кислород для экипажа производится в системах водных электролизеров и требует отделения от электрода и жидкого электролита», - отмечает Катарина Бринкерт с химического факультета Уорикского университета и Центра прикладных космических технологий и микрогравитации (ZARM) в Германии

В основе - проблема плавучести.

Представьте себе стакан газированного напитка. На Земле пузыри CO2 быстро всплывают вверх, но без гравитации этим пузырям некуда деваться. Вместо этого они остаются во взвешенном состоянии в жидкости.

В настоящее время НАСА использует центрифуги, чтобы вытеснить газы, но эти машины имеют большие размеры и требуют значительной массы, энергии и обслуживания. Тем временем команда провела эксперименты, показавшие, что в некоторых случаях магниты могут добиться тех же результатов.

Хотя диамагнитные силы хорошо известны и понятны, их использование инженерами в космических приложениях было не полностью изучено, поскольку из-за гравитации эту технологию трудно продемонстрировать на Земле.

На помощь пришел Центр ZARM. Там Бринкерт, проводящий исследования, финансируемые Немецким аэрокосмическим центром, возглавил группу, которая провела успешные экспериментальные испытания на специальной установке Башня падения, имитирующей условия микрогравитации.

Здесь группы разработали процедуру отсоединения пузырьков газа от поверхности электродов в условиях микрогравитации, ганерируемой в течение 9,2 с на бременской башне падения.

Это исследование впервые демонстрирует, что пузырьки газа можно "притягивать" и "отталкивать" от простого неодимового магнита в условиях микрогравитации, погружая его в разные типы водных растворов.

Исследование может открыть новые пути для ученых и инженеров, разрабатывающих кислородные системы, а также для других космических исследований, связанных с переходом из жидкой фазы в газообразную.

«Эти эффекты имеют огромные последствия для дальнейшего развития систем разделения фаз, например, для долгосрочных космических миссий, предполагая, что эффективное производство кислорода и, например, водорода в системах водных (фото)электролизеров может быть достигнуто даже при почти полном отсутствии выталкивающей силы» , – говорит доктор Бринкерт.

Исследование было опубликовано в журнале npj Microgravity исследователями из Университета Уорвика в Великобритании, Университета Колорадо Боулдера и Свободного университета Берлина в Германии.