Создание надежного источника кислорода могло бы помочь человечеству создать пригодные для жизни места обитания за пределами Земли в эпоху, когда космические путешествия более достижимы, чем когда-либо прежде. Электролиз - популярный потенциальный метод, который включает пропускание электричества через химическую систему для запуска реакции и может быть использован для извлечения кислорода из лунных пород или для расщепления воды на водород и кислород. Это может быть полезно как для систем жизнеобеспечения, так и для производства ракетного топлива на месте.

Однако до сих пор, насколько ниже гравитационные поля на Луне (1/6^th силы тяжести Земли) и Марс (1/3^рд гравитации Земли) может повлиять на электролиз, выделяющий газ, по сравнению с известными условиями здесь, на Земле, которые не были подробно исследованы. Меньшая сила тяжести может оказать значительное влияние на эффективность электролиза, поскольку пузырьки могут прилипать к поверхностям электродов и создавать резистивный слой.

Новое исследование, опубликованное сегодня в Сообщения о природе демонстрирует, как команда исследователей из Манчестерского университета и Университета Глазго провела эксперименты, чтобы определить, как потенциально животворящий метод электролиза действовал в условиях пониженной гравитации.

Ведущий инженер проекта Гюнтер Джаст сказал: "Мы спроектировали и построили небольшую центрифугу, которая могла бы генерировать диапазон уровней гравитации, соответствующих Луне и Марсу, и эксплуатировали ее в условиях микрогравитации во время параболического полета, чтобы устранить влияние гравитации Земли.

"Проводя эксперимент в лаборатории, вы не можете избежать земного притяжения; однако в условиях почти нулевой гравитации в самолете на наши электролизные элементы влияла только центробежная сила, и поэтому мы могли регулировать уровень гравитации в каждом эксперименте, изменяя скорость вращения. Центрифуга имела четыре 25-сантиметровых рычага, в каждом из которых находилась электролизная ячейка, оснащенная различными датчиками, поэтому в течение каждой параболы продолжительностью около 18 секунд мы проводили четыре одновременных эксперимента с системой вращения.

"Мы также провели те же эксперименты на центрифуге с массой от 1 до 8 г в лаборатории. В этой конфигурации мы размахивали руками так, чтобы учитывалась направленная вниз сила тяжести.Было обнаружено, что тенденция, наблюдаемая ниже 1 g, согласуется с тенденцией выше 1 g, что экспериментально подтвердило, что платформы с высокой гравитацией могут использоваться для прогнозирования поведения электролиза в условиях лунной гравитации, устраняя ограничения, связанные с необходимостью дорогостоящих и сложных условий микрогравитации. В нашей системе мы обнаружили, что при лунной гравитации вырабатывается на 11% меньше кислорода, если использовать те же рабочие параметры, что и на Земле".

Дополнительная потребляемая мощность была более скромной и составляла около 1%. Эти конкретные значения относятся только к небольшой тестовой ячейке, но демонстрируют, что снижение эффективности в условиях низкой гравитации необходимо учитывать при планировании бюджета мощности или выпуска продукции для системы, работающей на Луне или Марсе. Если влияние на мощность или выход продукта было сочтено слишком большим для надлежащего функционирования системы, можно было бы внести некоторые изменения, которые могут уменьшить влияние силы тяжести, такие как использование специально структурированной поверхности электрода или введение потока или перемешивания.