تنفس فضانوردان در مریخ با فتوسنتز مصنوعی
به گزارش این با من، دانشمندان به دنبال ایجاد مبانی نظری دستگاههای PEC در ماه و مریخ و نخستین تلاش جهت استفاده از آنها برای تولید اکسیژن و بازیافت کربن دی اکسید به منظور فتوسنتز مصنوعی هستند که می تواند به فضانوردان برای تنفس در سیارات و قمرهای دیگر کمک نماید.
به گزارش این با من به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، «چگونه نفس بکشیم؟» زمانی که به اکتشاف فضایی فکر می نماییم، این سوالی است که در ذهن هر فردی متبادر می شود.
نیاز به صرفه جویی در فضا و سوخت، یک محدودیت در میزان اکسیژنی است که فضانوردان می توانند با خود به فضا ببرند و این کمبودی است که باتوجه به وسعت فضا و زمان پرواز دو ساله برای یک سفر یک طرفه به مریخ، چالش برانگیز است.
بیشتر اکسیژن موجود در ایستگاه فضایی بین المللی(ISS) بوسیله الکترولیز به دست می آید که یک پروسه شیمیایی است که از الکتریسیته برای تقسیم آب به اتم های هیدروژن و اکسیژن استفاده می نماید. همین طور یک سیستم جداگانه، کربن دی اکسید بازدم شده را به آب و متان تبدیل می کند.
با این وجود، این روش ۱.۵ کیلووات انرژی مصرف می کند که حدود یک سوم از کل انرژی مورد نیاز برای اجرای سیستم کنترل محیطی و پشتیبانی حیات در ایستگاه فضایی است که مسئول تامین آب و هوای پاک برای خدمه و حیوانات آزمایشگاهی حاضر در این ایستگاه است.
نور ناجی
حالا مطالعه ای که در مجله علمی معتبر Nature Communications انتشار یافته است، قابلیت جایگزینی سیستم های تولید اکسیژن و سوخت موجود با دستگاه های فوتوالکتروشیمیایی(PEC) را ارزیابی می نماید.
این پروسه شبیه به فتوسنتز در گیاهان است و آب را به عنوان ورودی می گیرد و شامل جداسازی برداشت نور و تولید مواد شیمیایی است.
این راه حل نه فقط وزن و حجم سیستم را به شدت می کاهد، بلکه از نظر کارایی نیز سود قابل توجهی را به همراه خواهد داشت.
در صورتیکه گیاهان برای جذب نور به کلروفیل متکی هستند، این دستگاه پیشنهادی در عوض از مواد نیمه رسانا پوشیده شده با کاتالیزورهای فلزی استفاده می نماید که از واکنش شیمیایی مورد نظر پشتیبانی می کنند.
علاوه بر این، این مطالعه، چارچوبی را به وجود می آورد که قادر به پیش بینی عملکرد این دستگاه های PEC در کره ماه و مریخ است.
کاترینا برینکرت، استادیار کاتالیزور شناسی در دانشگاه وارویک بریتانیا و پژوهشگر اصلی این مطالعه تأیید کرد که این دستگاه های فوتوالکتروشیمیایی می توانند با فناوری های پشتیبانی از حیات فعلی، مانند مجموعه مولد اکسیژن حاضر در ایستگاه فضایی بین المللی سازگار شوند.
توانایی کار در دمای اتاق، این دستگاه های فتوسنتز مصنوعی را با روش های جایگزینی مانند تولید اکسیژن از رکولیت –خاک ماه- که دانشمندان ناسا آنرا با بهره گیری از دماهای بالا آزمایش کردند، کنار می گذارد.
با این وجود، همه عوامل به نفع رویکرد PEC نیست. مریخ که نسبت به زمین از خورشید دورتر است، نور کمتری دریافت می کند، در صورتیکه نور، منبع اصلی برای واکنش های فوتوالکتروشیمیایی است.
بدین سبب این مطالعه بر اهمیت آینه های خورشیدی برای مبارزه با این کاهش شدت نور تاکید می کند.
برگی از کتاب طبیعت
رویاهای اکتشاف فضایی ما به توانایی مان در توسعه فناوری های سبز مانند دستگاه PEC بستگی دارد که می تواند به ایجاد جو مصنوعی در فضا و همین طور دستیابی به اهداف اقتصادی انرژی در زمین کمک نماید.
بااینکه این مطالعه دوام دستگاه های PEC، کارایی آنها در وضعیت ریزگرانش و مقیاس پذیری نظری آنها را نشان می دهد، اما باید دید که آنها در عمل چقدر کارایی دارند.
تحقیقات بیشتر می تواند نشان دهد که فتوسنتز مصنوعی به یک چرخ دنده کلیدی در تلاش ما برای تولید مواد شیمیایی غنی از انرژی با قابلیت ذخیره سازی و حمل آسان تبدیل می شود.
جالب توجه است که نسخه ترجمه نشده این مقاله به زبان انگلیسی ازطریق یک انسان و با کمک ابزارهای هوش مصنوعی مولد نوشته و ویرایش شده است.
منبع: inbaman.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب