• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17.08.2022
Даниил Сухинов
3 128

Холодная плазма позволит добывать кислород на Марсе прямо из воздуха

5.6

Международная группа исследователей разработала новый способ производства кислорода на Красной планете с использованием газов местной атмосферы и холодной плазмы. Технология может сыграть решающую роль в разработке систем жизнеобеспечения человека, поскольку позволяет получить много кислорода для дыхания, производства ракетного топлива, удобрений и строительных материалов при минимальном весе оборудования.

Углекислотная плазма, созданная в Лаборатории физики плазмы Политехнической школы во Франции / © Olivier Guaitella

Программы космических полетов, нацеленных на научное исследование и возможную колонизацию Луны и Марса, постоянно расширяются и ставят все более амбициозные задачи. Важным ориентиром стала миссия NASA Artemis III, во время которой должна произойти высадка людей на поверхность Луны в 2024 году, впервые за последние 50 лет. Среди долгосрочных целей этой миссии — устойчивое присутствие человека на земном спутнике (или его орбите) и использование полученных навыков и знаний для следующего шага — отправки людей на Марс.

Так называемое использование ресурсов на месте (сбор и переработка ресурсов, найденных, например, на Марсе, и их использование для жизнеобеспечения человека) имеет решающее значение для претворения этих планов в жизнь. Ведь куда проще, дешевле и безопаснее для космических поселений будет разработать технологию получения того же кислорода из атмосферы или реголита (почвы) Красной планеты, чем доставлять его с Земли. А ведь кислород нужен не только для дыхания астронавтов, но и, например, как компонент ракетного топлива.

Международная группа ученых из Португалии, Франции, США и Нидерландов предложила новый подход к производству кислорода в условиях Марса. Их технология основана на генерации нетепловой (холодной) плазмы и использовании проводящих мембран для разделения газовой смеси. Подробное описание разработки, а также результаты испытаний первых прототипов изложены в статье, опубликованной в журнале Journal of Applied Physics.

Холодная плазма — высокореактивная газовая среда, которая обычно создается и поддерживается электрическими разрядами. В ней сосуществуют свободные высокоэнергетические электроны и относительно холодные неионизованные молекулы газа — в отличие от обычной плазмы (из которой, например, состоят звезды), состоящей из электронов и положительно и отрицательно заряженных ионов. Этот вид плазмы называют холодной или нетепловой, поскольку получают при температурах, близких к комнатной, вместо нескольких тысяч градусов, характерных для обычной (тепловой либо горячей) плазмы. 

Идея авторов новой работы состоит в том, чтобы с помощью этих свободных электронов холодной плазмы и без нагрева получить из углекислого газа, которого в атмосфере Марса более 95 процентов, кислород. Затем, используя специальные проводящие мембраны, отфильтровать кислород из полученной газовой смеси и применить его для дыхания, производства ракетного топлива, удобрений и строительных материалов. 

По словам исследователей, сильные стороны разработанной плазменной технологии в том, что она компактна, масштабируема, надежна, универсальна и не требует дорогих материалов. К тому же, в отличие от других способов получения кислорода, метод идеально адаптирован к питанию от непостоянных источников энергии (например, солнечных батарей) и может работать при марсианском пониженном давлении, поскольку оно идеально подходит для воспламенения плазмы. Это выгодно отличает новую технологию получения кислорода от твердооксидного электролиза, используемого в приборе MOXIE, установленном на ровере Perseverance и уже проходящем тестирование на Марсе.

Ученые не ограничились теоретическим исследованием и решили проверить работоспособность технологии во время двух экспериментальных кампаний в Лаборатории физики плазмы Политехнической школы (Франция) и Голландском институте фундаментальных энергетических исследований (Нидерланды).

В первом тесте работу экспериментальной установки оценивали при пониженных температурах (средняя температура на поверхности Марса — минус 60 градусов Цельсия), а во втором — при пониженном марсианском давлении (примерно в 100 раз меньше, чем на Земле).

Эксперименты показали, что в обоих случаях прототип был способен преобразовывать до трети углекислого газа в кислород, а это считается весьма хорошим показателем. В любом случае авторы работы считают, что это лишь первый шаг на пути развития технологии. Впоследствии, совершенствуя модели описания холодной плазмы и проводящих мембран, а также улучшая устройство и схему работы прототипа, можно добиться еще более впечатляющих результатов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 07:30
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

Вчера, 17:08
Ольга Иванова

Канадские исследователи изучили поведение приматов в естественной среде обитания и пришли к выводу, что те из них, кто имеет врожденные аномалии или покалечен в процессе жизни, вполне неплохо адаптируются к своим недостаткам. Они не только выживают, но и размножаются. Более того, им активно помогают сородичи.

8 часов назад
Илья

Команда ученых, работавшая вместе со съемочной группой National Geographic в отдаленных районах Амазонки, обнаружила ранее не задокументированный вид гигантской анаконды.

Позавчера, 07:30
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

16 февраля
Мария Азарова

Целью нового исследования было понять, какие бактерии полости рта отвечают за продукцию метантиола, или метилмеркаптана — бесцветного токсичного газа с сильным и неприятным запахом, напоминающим зловоние гнилой капусты.

19 февраля
Полина

Подростки чаще пробуют писать музыку, если у них есть возможность получать соответствующее дополнительное образование, а также когда они чувствуют поддержку и преемственность. При этом есть пять типовых траекторий, которые приводят к собственному творчеству.

Позавчера, 07:30
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

23 января
Алиса Гаджиева

Авторы нового исследования рассказали, какой из современных напитков надо попробовать, чтобы почувствовать себя жителем Римской империи.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: