• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17 августа
Даниил Сухинов
2 790

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
Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

12 часов назад
Мария Азарова

В этом году премия досталась Алену Аспе, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру.

Позавчера, 18:47
Анна Новиковская

На границе палеозойской и мезозойской эр, около 250 миллионов лет назад, Землю настигло самое страшное вымирание в истории, погубившее более трех четвертей от всего живого. Однако, если какие-то группы животных исчезли почти полностью, то другие практически не пострадали. Судя по костям крошечного ящера из Антарктиды, рептилии оказались в числе последних.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

2 октября
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

6 сентября
Александр Березин

Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и 539 миллионов лет на ней тянется эра «явной жизни» (фанерозой) — то есть такой, когда на планете есть крупные, высокоорганизованные животные. Сам собой возникает вопрос: быть может, среди них был разум?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: