Jesteśmy załogą statku krążącego 400 kilometrów nad powierzchnią Ziemi i musimy natychmiast zareagować na alarm dotyczący awarii systemu wentylacyjnego.
Rola tlenu w podróży kosmicznej
Każdy astronauta potrzebuje około półtora kilogramu czystego tlenu każdego dnia, aby utrzymać swoje życie podczas długotrwałej wyprawy. W pierwszych misjach tego typu stosowano duże zbiorniki ciśnieniowe wypełnione gazem.
- Trzy osoby potrzebowałyby setek kilogramów tlenu na osiemdziesięciodniową podróż do Księżyca.
Ograniczenia metod tradycyjnych
Dla typowej wyprawy trwającej sześć miesięcy z siedmioma osobami załogi, konieczne byłoby transportowanie ponad tysiąca kilogramów tlenu. Tak duży ładunek wyniesiony na orbitę jest nieopłacalny i technicznie trudny do realizacji.
Elektroliza wody jako rozwiązanie
Inżynierowie opracowali metodę produkcji tlenu bezpośrednio w kosmosie poprzez elektrolizę czystej wody. Proces ten polega na rozkładzie cząsteczek H2O za pomocą prądu elektrycznego.
- Jedna elektroda ujemna wydobywa wodór, a druga dodatnia tlen w postaci gazów.
Zarządzanie pęcherzykami gazu
Głównym wyzwaniem jest usunięcie powstałych bańek z wody. Na Ziemi cięższa ciecz sprawia, że gazy unoszą się do góry, ale w stanie nieważkości gaz przylega do elektrod.
Sprawdza się to wykorzystanie wirujących separatorów, które mechanicznie wypychają wodę na zewnątrz i koncentrują gaz w środku urządzenia. Tlen jest następnie wprowadzony do kabiny załogi.
Recykling zasobów
Zamiast wyrzucać wodór do kosmosu, systemy wykorzystują go jako paliwo lub surowiec dla reaktorów chemicznych. Wodorutlenek litu reaguje z dwutlenkiem węgla wydychanym przez astronautów.
Nowe technologie magnetyczne
Badacze eksplorują obecnie metody wykorzystujące pola magnetyczne do manipulowania gazami bezpośrednio wewnątrz elektrolizera. Cząsteczki o ładunku elektrycznym reagują inaczej niż cząsteczki neutralne.
- Interakcja między elektronem a polem magnetycznym pozwala na skuteczniejsze oddzielenie mieszaniny gazu i cieczy bez ruchomej części mechanicznej.