Холодная плазма позволит добывать кислород на Марсе прямо из воздуха
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии