Космонавты впервые произвели кислород и ракетное топливо на борту китайской космической станции «Тяньгун» с помощью искусственного фотосинтеза. В отличие от других подобных технологий, устройство работает в условиях окружающей среды и требует очень мало энергии. Этот техничский успех является частью серии экспериментов, призванных в конечном итоге поддержать цели китайских космических полетов большой продолжительности.
Находясь на низкой околоземной орбите (на высоте от 300 до 400 километров) с ноября 2022 года, космическая станция «Тяньгун» (что означает «небесный дворец») уже провела новаторские научные эксперименты. В частности, она намерена провести серию экспериментов от физики до биомедицины и космической робототехники.
Среди этих экспериментов — изучение поведения частично смешивающихся жидкостей в условиях микрогравитации, спектроскопия в ближнем ультрафиолете для изучения туманностей и межзвездной среды, исследование влияния микрогравитации и космической радиации на эволюцию раковых клеток, а также изучение поведения пламени и горения в условиях микрогравитации. Последнее исследование было недавно проведено в сотрудничестве с Японией и включает в себя первый эксперимент по зажиганию спички в космосе.
Помимо научных исследований, эксперименты на борту «Тяньгун» призваны поддержать длительные космические полеты, повысив автономность космонавтов. Например, недавно экипажу станции удалось вырастить салат-латук и помидоры. Последний эксперимент направлен на производство кислорода и ракетного топлива в ограниченном пространстве с помощью искусственного фотосинтеза.
Универсальное устройство с низким энергопотреблением
Транспортировка кислорода для космических полетов является чрезвычайно дорогостоящей и логистически сложной. Чтобы повысить автономность космонавтов, Китай в 2015 году начал изучать искусственный фотосинтез в космосе. Подробностей о разработанном для этой цели устройстве пока мало, но местные источники утверждают, что оно состоит из системы ящиков, включающей полупроводниковые катализаторы.
Последняя серия из 12 экспериментов была проведена экипажем миссии «Шэньчжоу-19», который в настоящее время находится на борту станции. Исследователи превращали углекислый газ и воду в кислород и этилен с помощью реакции фотосинтеза. Этилен, углеводород, потенциально может быть использован в качестве ракетного топлива.
«Эта технология имитирует естественный процесс фотосинтеза в растениях с помощью сложных физических и химических методов, используя ресурсы углекислого газа в замкнутом пространстве или внеземной атмосфере для производства кислорода и топлива на основе углерода», — сообщает китайский общественный телеканал CCTV. «Эта работа должна обеспечить необходимую техническую поддержку для выживания человека и освоения космоса».
Устройство, работающее при температуре и давлении окружающей среды, отличается от обычных устройств, которые обычно требуют экстремальных условий. Это означает, что оно потребляет очень мало энергии, гораздо меньше, чем электролитическая система получения кислорода на Международной космической станции (МКС). Последняя производит кислород из воды, используя до трети мощности станции.
К тому же уникальность устройства заключается в том, что оно может производить различные соединения. Его конструкция будет способствовать модернизации на орбите, что позволит изучать различные катализаторы и реакции. Манипулируя катализаторами, можно получать различные продукты реакции, включая этилен, метан (углеводород) и муравьиную кислоту (предшественник для синтеза сахара, который также может использоваться в качестве консерванта или антибактериального средства).
Еще один шаг к будущей лунной базе Китая
Разработка этого устройства — важный шаг на пути к достижению долгосрочных космических целей Китая. В частности, оно демонстрирует возможность производства необходимых ресурсов для космонавтов в космосе. Оно может быть использовано на лунной базе, которую Китай планирует построить в районе Южного полюса Луны к 2035 году.
Космонавты могли бы производить кислород на месте, а также топливо для полетов на Землю, используя воду с поверхности Луны и CO2, образующийся в результате дыхания человека. Это позволило бы значительно сократить расходы на логистику и сэкономить место для полезной нагрузки.
Китайское космическое управление также объявило в прошлом году, что роботы будут использоваться для создания мини-атомных реакторов для питания лунной базы. Страна также планирует построить Международную лунную исследовательскую станцию (ILRS), которая, вероятно, потребует присутствия на ней большого количества людей. В то время как НАСА продолжает отставать от графика своих следующих миссий на Луну, Китай планирует отправить туда своих первых космонавтов к 2030 году.
Читайте все последние новости космонавтики на New-Science.ru
