Նախընտրելի
Գիտնականները մշակել են թթվածնի արտադրության նորարարական եղանակ տիեզերագնացների համար, որը կարող է դառնալ Լուսնի և Մարսի հաջող առաքելությունների բանալին: Ծավալուն ցենտրիֆուգների փոխարեն մագնիսների օգտագործումը կյանքի ապահովման համակարգերն ավելի թեթև, արդյունավետ և կայուն է դարձնում: Այս մասին հայտնում է 2025 թվականի օգոստոսին Nature Chemistry ամսագրում հրապարակված հետազոտությունը:
Ավանդական համակարգերի խնդիրը
Միջազգային տիեզերական կայանում (ՄՏԿ) թթվածինը ստացվում է ջրի էլեկտրոլիզի միջոցով՝ գործընթաց, որի ընթացքում ջուրը էլեկտրաէներգիայի միջոցով բաժանվում է թթվածնի և ջրածնի: Երկրի վրա էլեկտրոդների վրա առաջացած գազային պղպջակները բարձրանում են վեր՝ ձգողության շնորհիվ: Սակայն միկրոծանրության պայմաններում դրանք մնում են տեղում, ինչը պահանջում է ցենտրիֆուգների օգտագործում դրանք առանձնացնելու համար: Նման ցենտրիֆուգները.
- Ծավալուն են. Զբաղեցնում են շատ տարածք և մեծացնում սարքավորումների զանգվածը:
- Էներգատար են. Սպառում են զգալի քանակությամբ էներգիա:
- Անվստահելի են. Բարդ մեխանիկան դրանք անհարմար է դարձնում Լուսնի կամ Մարսի երկարատև առաքելությունների համար:
Այս սահմանափակումները ավանդական համակարգերն անպատեհ են դարձնում խորը տիեզերքի համար, որտեղ յուրաքանչյուր կիլոգրամը և վտ-ը հաշվի են առնվում:
Լուծում մագնիսների միջոցով
Ալվարո Ռոմերո-Կալվոյի ղեկավարությամբ Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի թիմը, համագործակցելով Բրեմենի համալսարանի Կիրառական տիեզերական տեխնոլոգիաների և միկրոծանրության կենտրոնի (ZARM) և Ուորիքի համալսարանի հետ, առաջարկել է այլընտրանք՝ միկրոծանրության պայմաններում գազային պղպջակների կառավարում մագնիսական ուժերի միջոցով:
Հետազոտողները մշակել են երկու մոտեցում.
- Դիամագնետիզմ. Միկրոծանրության պայմաններում ջուրը թույլ կերպով վանվում է մագնիսական դաշտով, ինչը թույլ է տալիս գազային պղպջակները ուղղել դեպի հավաքման կետեր:
- Մագնիսահիդրոդինամիկա (ՄՀԴ). Էլեկտրոլիզի ժամանակ առաջացող էլեկտրական հոսանքների և մագնիսական դաշտի փոխազդեցությունը ստեղծում է հեղուկի հորձանման շարժում, որը պղպջակները բաժանում է էլեկտրոդներից՝ նմանակելով ցենտրիֆուգի էֆեկտը:
Այս մեթոդները թույլ են տալիս պասիվ կերպով առանձնացնել թթվածինն ու ջրածինը՝ առանց մեխանիկական բաղադրիչների, նվազեցնելով համակարգի քաշը և էներգիայի սպառումը:
Փորձարկումներ և արդյունքներ
Տեխնոլոգիան փորձարկվել է Գերմանիայի Բրեմենում գտնվող ZARM-ի ազատ անկման աշտարակում, որն ունի 146 մետր բարձրություն և ստեղծում է միկրոծանրության պայմաններ 9,3 վայրկյան: Փորձարկումները ցույց են տվել պղպջակների առանձնացման արդյունավետության աճ մինչև 240%՝ համեմատած ավանդական մեթոդների հետ, ինչը զգալիորեն բարձրացնում է էլեկտրոլիզի խցերի արտադրողականությունը:
«Չորս տարվա ինտենսիվ աշխատանքից հետո մենք ցույց տվեցինք, որ մագնիսական ուժերը կարող են կառավարել գազային պղպջակները միկրոծանրության պայմաններում: Սա կարևոր քայլ է ավելի արդյունավետ և հուսալի կյանքի ապահովման համակարգերի ստեղծման համար», - նշել է Ռոմերո-Կալվոն:
Զարգացման պատմություն և հեռանկարներ
Մագնիսների օգտագործման գաղափարը էլեկտրոլիզի համար առաջին անգամ առաջարկվել է Ռոմերո-Կալվոյի կողմից Կոլորադոյի համալսարանում իր դոկտորական ատենախոսության շրջանակներում: Այնուհետև նախագիծը ստացել է NASA-ի Innovative Advanced Concepts (NIAC) ծրագրի աջակցությունը, ինչպես նաև ֆինանսավորում Եվրոպական տիեզերական գործակալությունից (ESA) և Գերմանական օդատիեզերական կենտրոնից (DLR):
Թիմը պլանավորում է հետագա հետազոտություններ.
- Փորձարկում իրական պայմաններում. Սուբօրբիտալ հրթիռների օգտագործմամբ՝ համակարգի աշխատանքը երկարատև միկրոծանրության պայմաններում ստուգելու համար:
- Մասշտաբավորում. Տեխնոլոգիայի հարմարեցում մեծ համակարգերի համար, որոնք կարող են աջակցել երկարատև առաքելություններին:
- Երկարակեցության գնահատում. Մագնիսական համակարգերի հուսալիության ուսումնասիրություն բազմամյա տիեզերական թռիչքների համար:
Ինչո՞ւ է սա կարևոր
Ավանդական էլեկտրոլիզի համակարգերը, ինչպիսին է ՄՏԿ-ում օգտագործվող Oxygen Generation Assembly (OGA), չափազանց ծանր և բարդ են Մարսի առաքելությունների համար, որտեղ հուսալիությունն ու կոմպակտությունը կարևոր են: NASA Ames-ի վերլուծությունը ցույց է տվել, որ ներկայիս ճարտարապետություններն անպատեհ են նման առաջադրանքների համար՝ բարձր զանգվածի և էներգիայի սպառման պատճառով: Մագնիսական տեխնոլոգիան լուծում է այս խնդիրները՝ առաջարկելով.
- Զանգվածի նվազեցում. Մինչև 50%՝ համեմատած OGA-ի հետ Մարսի առաքելությունների համար:
- Պասիվ կառավարում. Շարժվող մասերի բացակայությունը բարձրացնում է հուսալիությունը:
- Էներգաարդյունավետություն. Էներգիայի նվազագույն սպառում երկարատև առաքելությունների համար:
Հակիրճ…
Ջրի էլեկտրոլիզի համար մագնիսական համակարգի մշակումը բեկում է տիեզերական առաքելությունների համար թեթև և հուսալի կյանքի ապահովման համակարգերի ստեղծման գործում: Դիամագնետիզմի և մագնիսահիդրոդինամիկայի օգտագործումը թույլ է տալիս հրաժարվել ծավալուն ցենտրիֆուգներից՝ թթվածնի արտադրությունն ավելի պարզ և կայուն դարձնելով: ZARM աշտարակում անցկացված փորձարկումները հաստատել են տեխնոլոգիայի արդյունավետությունը, իսկ սուբօրբիտալ հրթիռներով հետագա թեստերը կօգնեն պատրաստել այն իրական թռիչքների համար: NASA-ի, ESA-ի և DLR-ի աջակցությամբ այս մշակումը բացում է նոր հեռանկարներ Լուսնի, Մարսի և խորը տիեզերքի յուրացման համար՝ երկարատև առաքելություններն ավելի իրագործելի դարձնելով:
