Холодная плазма позволит добывать кислород на Марсе прямо из воздуха


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

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.


Source: https://lib.zaplata.ru/nauka/holodnaia-plazma-pozvolit-dobyvat-kislorod-na-marse-priamo-iz-vozdyha.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Пуск ракеты-носителя «Союз 2.1в» с космическим аппаратом военного назначения

Плесецк © avatars.mds.yandex.net 27 декабря 2023 года с космодрома Плесецк в Архангельской области состоялся очередной пуск ракеты-носителя «Союз 2.1в» с космическим аппаратом (КА)...

Ученые рассказали, как получить воду на Луне с помощью микроволновки

С помощью такого тигля можно добыть воду из лунного грунта / ©Cole et al., 2023 / Автор: Александр...

NASA начнет разработку лунных ресурсов в начале 2030-х

Миссия PRIME-1 проведет экспериментальное бурение / ©Intuitive Machines / Автор: Caristania Fabricius NASA готовится построить на Луне постоянную...

Беспилотный орбитальный самолет вернулся на Землю после рекордных 908 дней в космосе

Космический беспилотный аппарат похож на маленький шаттл / ©Boeing / U. S. Space Force via AP / Автор:...

В лунном грунте впервые вырастили нут

Нут бараний, арбускулярная микориза и вермикомпост в ризосфере / © Jessica A. Atkin et al. / Автор: Pinaria...

Первая за полвека лунная миссия пилотируемого корабля завершилась успешно

Момент приводнения корабля Orion, запечатленный со спасательного судна в Тихом океане / ©NASA / Автор: Milonia Larcius Как...

Рогозин назвал сроки нового запуска тяжелой «Ангары-А5»

В монтажно-испытательном корпусе космодрома Плесецк, где собирается и испытывается тяжелый ракетоноситель / © РИА Новости, Пресс-служба Минобороны /...

«Роскосмос» объяснил, почему погибла «Луна-25»

© Wikimedia Commons / Автор: Caristania Fabricius Девятнадцатого августа 2023 года, в третьем часу дня по московскому времени,...

Составлена глобальная карта следов воды на Марсе

©ESA Mars Express, NASA MRO / Автор: Андрей Чернов Некоторые минералы — прежде всего разнообразные глины и соли...

Новые системы оповещения об опасных сближениях спутников вместо решения проблем создадут свои

Станция слежения (контрольно-измерительный комплекс в советской и российской терминологии), расположенная на базе ВВС США Вандерберг / ©US Air...

Запущенные с Восточного 17 российских и один иранский малые спутники выведены на орбиты

 © www.roscosmos.ru Сегодня в 08:43:26,263 по московскому времени с площадки 1С космодрома Восточный проведен пуск ракеты-носителя «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат», гидрометеорологическим космическим...

Илон Маск рассказал о причинах аварии Starship и дате его следующего запуска

Пуск 20 апреля 2023 года с Бока-Чика / ©Joe Skipper/Reuters / Автор: Euclio Drusus Илон Маск 29 апреля...

Американский стартап создаст робота-прыгуна для исследования сложных участков на Луне

Снимок южного полюса Луны, сделанный космическим аппаратом «Клементина» / © NASA Прежде чем люди отправятся заселять наш спутник,...

Япония протестирует технологию передачи солнечной энергии из космоса на Землю

Солнечные панели в космосе / © Киотский университет / Автор: Messiena Lucretius Японцы планируют к 2025 году опробовать...

Новый способ получения кислорода поможет облегчить жизнь космонавтам

Запаса кислорода в скафандре хватит примерно на шесть-восемь часов нахождения в открытом космосе / © rbc.ru / Автор:...

Самарский университет и «Спутникс» изготовили наноспутник с оптикой высокого разрешения

Самарский университет и "Спутникс" изготовили наноспутник с оптикой высокого разрешения © aex.ru Самарский университет им. Королёва и частная космическая компания «СПУТНИКС» (входит...

На предприятии Роскосмоса возвели новую земную станцию для связи с МКС

 © www.roscosmos.ru На территории компании «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева" (входит в Госкорпорацию «Роскосмос») установлена новая земная станция для...

Ученые идентифицировали механизмы запыления марсианской атмосферы

Мощный порыв ветра, заснятый камерами марсохода «Персеверанс», поднимает пыль в воздух. / © NASA/Caltech-JPL/SSI / Автор: Ольга Кузьмина...

Ученые NASA планируют крушение спускаемого аппарата на Марсе

Концепт нового аппарата со складным основанием, который сможет выдержать удар о поверхность Марса / © California Academy of...

Boeing отчитался об убытках из-за многострадального проекта Starliner

Капсула CST-100 Starliner Calypso проходит интеграцию с сервисным модулем / ©NASA, Boeing / Автор: Regulus Tremerus Подразделение Boeing...