Zrobią paliwo z wody i słońca. Koniec z tankowaniem rakiet na Ziemi
Zamiast tankować rakiety na Ziemi, astronauci będą produkować paliwo z wody i słońca. ESA testuje technologię przyszłości.
Aby człowiek mógł przetrwać poza Ziemią, musi przede wszystkim nauczyć się wykorzystywać lokalne zasoby. Woda, obecna w postaci lodu na Księżycu i Marsie, może stać się źródłem zarówno tlenu do oddychania, jak i wodoru – podstawowego składnika paliwa rakietowego. Istotne jest jednak to, jak tę wodę rozdzielić na te dwa pierwiastki.
Na Ziemi służy do tego elektroliza, czyli rozbijanie cząsteczek wody prądem elektrycznym. W kosmosie to jednak proces niezwykle kapryśny i o wiele bardziej złożony: tworzące się w jego trakcie pęcherzyki gazu przylegają do powierzchni elektrod, odcinając jednocześnie przepływ energii i zatrzymując reakcję. Zespół z Bremy opracował na to sposób. Jest to katalizator o nanostrukturalnej powierzchni, która pozwala pęcherzykom gazu odrywać się natychmiast po powstaniu. Dzięki temu proces może trwać nieprzerwanie, a woda rozkłada się na tlen i wodór bez strat energii.
Mikrograwitacja sprzyja nauce
Te nowatorskie katalizatory powstają w mikrograwitacji, czyli w dokładnie takich warunkach, jakie panują na orbicie. W laboratoriach ESA w Bremie naukowcy wykorzystują tzw. wieżę spadkową, w której próbki przez kilka sekund znajdują się w stanie nieważkości. To właśnie tam, przy pomocy światła i specjalnych związków chemicznych, rosną nanocząstki katalizatorów w procesie fotoelektrodepozycji.
Prof. Katharina Brinkert z Uniwersytetu w Bremie tłumaczy, że w mikrograwitacji materiały tworzą się zupełnie inaczej. Bez wpływu grawitacji, która znamy z naszej planety, cząsteczki łączą się wyłącznie dzięki wiązaniom chemicznym, a nie przez osiadanie. Dzięki temu uzyskujemy strukturę bardziej uporządkowaną i aktywniejszą katalitycznie niż na Ziemi. Tak powstałe nanokatalizatory charakteryzują się znacznie większą powierzchnią reakcji i lepszą stabilnością. To wszystko sprawia, że mogą działać szybciej, dłużej i przy mniejszym zużyciu energii. A tej przecież nie ma za wiele podczas misji kosmicznych.
Paliwo prosto ze światła
Nowy system łączy fotowoltaikę z elektrolizą w jedno urządzenie. Panele przypominające ogniwa słoneczne nie tylko gromadzą energię, ale też natychmiast wykorzystują ją do rozkładu wody na tlen i wodór. To tzw. fotoelektrochemiczny rozdział wody, czyli proces, w którym światło staje się dosłownym paliwem życia. Powstały w ten sposób tlen może zasilać systemy podtrzymywania życia, a wodór napędzać rakiety lub ogniwa paliwowe. Co jednak najważniejsze, wszystko odbywa się na miejscu i bez konieczności dostarczania paliwa z Ziemi. Znacząco obniża to koszty przyszłych misji.
Przeczytaj także:
Takie rozwiązanie będzie szczególnie istotne zwłaszcza dla przyszłych baz na Księżycu czy Marsie, gdzie każda tona transportowana z Ziemi kosztuje miliony dolarów. Wystarczy więc dostęp do lokalnej wody i światła, by stworzyć samowystarczalny ekosystem energetyczny.
Od kosmosu do Ziemi. Czy jakoś tak…
Choć badania powstały głównie z myślą o misjach kosmicznych, ich zastosowania na Ziemi mogą być równie przełomowe. Ulepszone katalizatory mogłyby znacznie zwiększyć wydajność produkcji zielonego wodoru, który dziś jest jednym z filarów transformacji energetycznej. Dr Camilla Tossi z zespołu badawczego podkreśla, że opracowana technologia ma naprawdę ogromny potencjał.
– To, co opracowaliśmy w warunkach mikrograwitacji, można wdrożyć również na Ziemi. Wodór produkowany w ten sposób byłby tańszy, czystszy i łatwiejszy do magazynowania – mówi Tossi.
Projekt finansowany przez ESA Discovery to nie tylko eksperyment naukowy, ale też preludium do większej zmiany w sposobie myślenia o eksploracji kosmosu. Zamiast transportować zapasy, przyszłe misje będą produkować paliwo, wodę i tlen na miejscu, wykorzystując lokalne zasoby i energię słoneczną. To bezapelacyjnie pierwszy krok w kierunku autonomicznych kolonii, czyli miejsc, które same zapewniają sobie przetrwanie, niezależnie od dostaw z Ziemi.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
