Несмотря на громкие цели, поставленные NASA и другими космическими агентствами в рамках программы «Артемида», освоение космического пространства и создание постоянной базы на Луне и других планетах затягивается. Есть много задач, которые еще предстоит решить - от поиска ресурсов до выживания в условиях, где ничто выжить не может.
Согласно новому исследованию, актуальные технологии не решают этих проблем. Так, технологии, которые астронавты используют на борту МКС, не подходят ни для чего, кроме орбитальной станции. Чтобы выжить на Луне или Марсе, потребуется что-то новое. И ученые считают, что выходом могут стать новые фотоэлектрохимические устройства.
Проблема орбитальных технологий
В статье, написанной доцентом Уорикского университета Катариной Бринкерт, говорится, что около 1,5 кВт из общего энергетического бюджета 4,6 кВт Системы экологического контроля и жизнеобеспечения на МКС в настоящее время используется для выработки кислорода с помощью электролиза с помощью фотоэлектрического процесса. Генератор кислорода OGA (Oxygen Generator Assembly) подает постоянный электрический ток, чтобы вызвать несспонтанную химическую реакцию, отделяя молекулы кислорода от водорода. Это позволяет астронавтам дышать.
Двухступенчатый процесс системы OGA (преобразование солнечного света в электричество, а затем использование электричества для электролитического процесса) является дорогостоящим, громоздким и ненадежным, поэтому он стал бы большой проблемой при длительных космических перелетах. Альтернативный подход, предложенный Катариной Бринкерт и ее коллегами, заключается в использовании фотоэлектрохимических (PEC, Photo-Electro-Chemical) устройств вместо фотоэлектрических электролизеров.
Фотоэлектрохимический процесс
По сравнению с OGA, устройство PEC будет основано на одноступенчатом процессе, предназначенном для преобразования солнечной энергии непосредственно в химическую. Полупроводниковые материалы превращают электромагнитное излучение в кислород и водород без необходимости промежуточного производства электроэнергии. Технология уже исследуется здесь, на Земле, как потенциальное решение проблемы глобального потепления, но она может очень хорошо работать и в космосе.
Исследовательская работа устанавливает «теоретические основы для применения устройств PEC в местах обитания на Луне и Марсе», исследуя осуществимость машин PEC, специально предназначенных для производства кислорода и рециркуляции углекислого газа на этих далеких чужеродных землях.
По мнению ученых, фотоэлектрохимический подход, по-видимому, является верным, даже несмотря на то, что некоторые проблемы все еще остаются. Исследования по долгосрочной эффективности и «плотности мощности» PEC -устройств продолжаются, в то время как «Использование ресурсов In-Situ» (то есть, с использованием материала, который можно найти на Луне или Марсе) и способность работать в условиях микрогравитации, по-видимому, особых проблем не создадут.
Исследование опубликовано в журнале Nature
