Разработан робот, способный, благодаря использованию нейронных сетей, автономно определять состав горных пород на четвертой планете и создавать из них действенный катализатор для выделения кислорода посредством разложения имеющейся там воды.
Для исследования Марса необходимо освоить технологии получения кислорода непосредственно на планете, поскольку он критически важен как для функционирования систем жизнеобеспечения, так и для создания ракетного топлива. Вода является перспективным источником данного элемента.
Сегодня ученые утверждают, что в отдаленном прошлом Марс обладал обилием воды. И все чаще они обнаруживают свидетельства того, что и в настоящее время на Красной планете сохраняется значительное количество этой ценной жидкости, как минимум подо льдом на южном полюсе.
Солнечная энергия позволяет извлекать кислород из воды, используя катализатор – вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само при этом не расходуется.
В теории катализаторы можно доставить с Земли, однако это сопряжено со значительными затратами. Более целесообразно производить их непосредственно на Марсе, поскольку требуемые компоненты — подходящие металлы — присутствуют в марсианских горных породах. Авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature Synthesis, в процессе анализа были выявлены две основные технические трудности, возникающие при реализации данного проекта.
Прежде всего, предлагаемая система создания катализаторов должна функционировать самостоятельно, поскольку значительное расстояние между Марсом и Землей исключает возможность непосредственного контроля над химическими реакциями. Время задержки сигнала при передаче информации варьируется от 4,3 до 21 минуты, в зависимости от взаимного расположения планет.
Во-вторых, система должна быть способна автономно выбирать оптимальную формулу катализатора, используя доступные компоненты. Анализ метеоритов, некогда сорванных с поверхности Марса и попавших на Землю, позволил ученым идентифицировать пять типов потенциальных руд марсианского происхождения. Это предоставляет более 3,76 миллиона комбинаций элементов для разработки полиметаллических катализаторов.
Благодаря разработке исследовательской группы «ИИ-химик», стало возможным проведение анализа состава шести видов марсианской руды без участия человека, подготовка необходимых материалов, синтез 243 катализаторов различного состава и их последующее тестирование.
На основе результатов экспериментов и обширной базы данных «ИИ-химик» выбрал наиболее эффективный полиметаллический катализатор, состоящий из шести металлов: марганца, железа, никеля, магния, алюминия и кальция. Благодаря использованию этого катализатора, реакция выделения кислорода продолжалась почти 153 часа с перенапряжением напряжение составило 445,1 милливольта при плотности тока, равной 10 миллиампер на квадратный сантиметр.
Катализатор был проверен в условиях, имитирующих марсианскую среду, при температуре минус 37 градусов Цельсия, с использованием раствора перхлората магния (Mg(ClO4)2). В своей публикации авторы сообщили о текущей разработке системы, предназначенной для оценки эффективности «ИИ-химика» в условиях, максимально соответствующих реальным марсианским.