Учёные из Великобритании изучили, как низкая гравитация Луны и Марса скажется на эффективности электролиза для получения кислорода. Эти данные могут помочь улучшить надежность систем жизнеобеспечения при планировании пилотируемых космических миссий на другие планеты и спутники.
Для обитаемых поселений за пределами Земли нужен надежный источник кислорода. Потребуется он не только для поддержания жизни астронавтов, но и для топлива метан-кислородных двигателей, таких как Starship Илона Маска. Электролиз считается самым перспективным методом получения кислорода на Луне и Марсе из водного льда, который там имеется.
Электролиз для получения кислорода кажется простым: электрический ток пропускается через электролит (например, лунный или марсианский водный лед), а на электродах выделяются кислород и водород.
Важно то, как ведут себя пузырьки кислорода, образующиеся на электродах, это влияет на эффективность всего процесса.
При уменьшении гравитации пузырьки газа могут дольше сохраняться на поверхности электрода, формируя резистивный слой и снижая эффективность производства кислорода. Исследователи из Университета Манчестера и Университета Глазго (Великобритания) проверили эту гипотезу экспериментально. Статья с результатами исследования. опубликована в журнале Nature Communications.
Руководитель проекта Гюнтер Джаст Gunter JustВ ходе параболического полёта исследователи применили центрифугу, создающую уровни гравитации, равные лунной и марсианской, для исключения влияния земного притяжения.
Исследование показало, что электрохимическая ячейка будет вырабатывать на 11% меньше кислорода при работе в лунной гравитации и на 6% — в марсианской. Эффект можно компенсировать повышением рабочего потенциала электродов, изменением их формы или структуры, а также созданием принудительной конвекции в системе.
По словам Джаста, дополнительная мощность требовалась лишь в количестве около 1%. Эти значения актуальны только для небольшой испытательной камеры. Однако они демонстрируют необходимость учета снижения эффективности при низкой гравитации при расчете мощности или объема произведенного кислорода для систем, работающих на Луне или Марсе.