Oxigenul cu magneți i-ar putea ajuta pe astronauți să respire mai ușor

O echipă internațională de oameni de știință, din care face parte și un chimist de la Universitatea din Warwick, Anglia, a dezvoltat o metodă posibil mai bună pentru a-i ajuta pe astronauți să respire în spațiu: oxigenul făcut cu magneți.

Oxigenul cu magneți i-ar putea ajuta pe astronauți să respire mai ușor
Imagine de © descopera.ro

Realizarea provine din noi cercetări privind separarea fazelor magnetice în microgravitație, publicate în npj Microgravity de către cercetătorii de la Universitatea Warwick, din Regatul Unit, Universitatea din Colorado Boulder, din SUA, și Freie Universität Berlin, din Germania.

Aprovizionarea astronauților cu aer la bordul Stației Spațiale Internaționale și a altor vehicule spațiale este un proces complicat și costisitor.

Pe măsură ce oamenii planifică viitoarele misiuni pe Lună sau Marte, va fi nevoie de o tehnologie mai bună.

Cum se obține oxigenul pe ISS?

Dr. Álvaro Romero-Calvo, autor principal al studiului, de la Universitatea din Colorado Boulder, spune că „pe Stația Spațială Internațională, oxigenul este generat folosind o celulă electrolitică care împarte apa în hidrogen și oxigen, dar apoi trebuie să scoți acele gaze din sistem.

O analiză relativ recentă a unui cercetător de la NASA Ames a concluzionat că adaptarea aceleiași arhitecturi într-o călătorie pe Marte ar ridica probleme atât de semnificative de masă și de fiabilitate încât nu ar avea niciun sens să fie folosită”.

Dr. Katharina Brinkert, de la Departamentul de Chimie al Universității din Warwick și Centrul pentru Tehnologie Spațială Aplicată și Microgravitație (ZARM) din Germania spune că „separarea eficientă a fazelor în medii cu gravitație redusă este un obstacol pentru explorarea spațiului uman și este cunoscut încă de la primele zboruri către spațiu din anii 1960”.

„Acest fenomen este o provocare deosebită pentru sistemul de susținere a vieții de la bordul navelor spațiale și al Stației Spațiale Internaționale (ISS), deoarece oxigenul pentru echipaj este produs în sistemele de electrolizor de apă și necesită separarea de electrod și de electrolitul lichid”, spune ea, citată de Phys.org.

Ce probleme rezolvă oxigenul făcut cu magneți?

Problema de bază este flotabilitatea.

Imaginați-vă un pahar de suc acidulat. Pe Pământ, bulele de CO2 plutesc rapid spre vârf, dar în absența gravitației ele nu au unde se deplasa, așa că rămân suspendate în lichid.

NASA folosește în prezent centrifuge pentru a forța eliminarea gazelor, dar acele mașinării sunt mari și necesită o masă, putere și întreținere semnificative.

Între timp, echipa a efectuat experimente care demonstrează că oxigenul făcut cu magneți este ceva realizabil.

Deși forțele diamagnetice sunt bine cunoscute și înțelese, utilizarea lor de către ingineri în aplicațiile spațiale nu a fost pe deplin explorată, deoarece gravitația face ca tehnologia să fie dificil de demonstrat pe Pământ.

Turnul în care este simulată microgravitația

Acesta a fost rolul Centrului pentru Tehnologie Spațială Aplicată și Microgravitație (ZARM) din Germania. Acolo, Brinkert, care are cercetări în desfășurare finanțate de Centrul Aerospațial German (DLR), a condus echipa în teste experimentale de succes la o instalație specială de turn de cădere care simulează condițiile de microgravitație.

Aici, grupurile au dezvoltat o procedură de detașare a bulelor de gaz de pe suprafețele electrozilor în medii de microgravitație generate timp de 9,2 secunde la Turnul de cădere din Bremen.

Acest studiu demonstrează, pentru prima dată, că bulele de gaz pot fi „atrase” și „respinse de la” un simplu magnet de neodim aflat în microgravitație prin scufundarea acestuia în diferite tipuri de soluție apoasă.

Cercetarea ar putea deschide noi căi pentru oamenii de știință și inginerii care dezvoltă sisteme de oxigen, precum și pentru alte cercetări spațiale care implică schimbări de fază de la lichid la gaz.

Experimentul demonstrează că oxigenul făcut cu magneți este un lucru realizabil

Dr. Brinkert spune că „aceste efecte au consecințe extraordinare pentru dezvoltarea ulterioară a sistemelor de separare a fazelor, cum ar fi pentru misiunile spațiale pe termen lung, sugerând că oxigenul eficient și, de exemplu, producția de hidrogen în sistemele (foto-)electrolizatoare de apă pot fi realizate chiar și în absența aproape totală a forței de plutire”.

Profesorul Hanspeter Schaub, de la Universitatea din Colorado Boulder, spune că „după ani de cercetări analitice și computaționale, posibilitatea de a folosi acest turn uimitor de cădere din Germania a oferit dovezi concrete că acest concept va funcționa în mediul spațial lipsit de accelerație gravitațională”.