Физики создали расщепитель воды, работающий в невесомости
Ученые из США и Германии создали прибор, позволяющий расщеплять воду на кислород и водород в невесомости. Это позволит космическим кораблям, летящим на Марс или другие планеты, избавится от топливных и воздушных баков, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
"Постройка базы на Луне и полеты в дальний космос будут невозможны без создания систем, которые будут преобразовать энергию света Солнца в топливо для двигателей космических кораблей и воздух для экипажа. Еще начиная с 1960 годов, мы пытаемся создать устройство, которое расщепляло бы воду на оба этих ресурса", — пишут Катарина Бринкерт (Katharina Brinkert) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) и ее коллеги.
За последние годы физики создали множество расщепителей воды, которые разлагают молекулы воды на кислород и водород при помощи света или электрического тока, наиболее удачные версии только приближаются к коммерческой рентабельности. Кроме того, подобные катализаторы в большинстве случаев или разрушаются, или загрязняются при расщеплении воды, что вынуждает ученых разрабатывать далеко не бесплатные методики их регенерации.
Вне зависимости от их коммерческой привлекательности, такие приборы, как отмечает Бринкерт, могли бы стать "сердцем" космических кораблей, путешествующих к Марсу, Луне или к другим планетам. Это позволило бы избавиться от дополнительных баков с расходными материалами, а также систем регенерации воздуха – подобную задачу можно было бы решать, пропуская смесь из водорода и СО2 через определенные катализаторы.
Проблема заключается в том, что пока никто не проверял, работают ли электрические расщепители воды в невесомости, где на жидкость не "давит" притяжение Земли, а газ не стремится подняться к ее поверхности. Отсутствие таких тестов связано с тем, что неудачи в проектировании таких устройств приведут к взрыву на борту корабля и вероятной гибели его экипажа.
Бринкерт и ее коллеги провели первый эксперимент такого рода, создав своеобразный имитатор невесомости, в который они поместили миниатюрный аналог космического корабля с подобным генератором водорода и кислорода на борту.
Сам "имитатор" представляет собой герметичную башню высотой в 120 метров, в основании которой расположена специальная "катапульта", которая подбрасывает корабль на всю ее высоту и затем "ловит" его, когда он падает назад примерно через 10 секунд.
Во время этого падения ученые включали яркий прожектор, установленный на вершине башни. Его свет питал солнечные батареи на "крыше" корабля, и снабжал энергией экспериментальный расщепитель воды, установленный в его центре.
Это устройство представляло собой своеобразный "бутерброд" из двух слоев – тонкой пластинки из сплава индия и фосфора, и своеобразной "сетки" из атомов родия, покрывавшей ее. Подобная структура, как объясняют ученые, лучше взаимодействует с микрокаплями воды в невесомости и активнее "притягивает" их, ускоряя их разложение на водород и кислород.
Как показали эти опыты, подобная структура электрода позволяет пузырькам водорода покидать капли жидкости, что резко повышает КПД работы устройства и уменьшает шансы на то, что водород взорвется или произойдет что-то еще более неприятное.
Успешное завершение эксперимента, как считают Бринкерт и ее коллеги, открывает дорогу для создания космических кораблей с полностью автономной и почти "вечной" системой жизнеобеспечения уже в ближайшее время.
