Vďaka novému objavu sú dlhodobé lety do vesmíru oveľa reálnejšie

Astronautom postačia obrovské zásoby vody.

Ilustračné foto.(Zdroj: TASR/AP)

Článok vyšiel pôvodne na webe The Conversation.

Vesmírne agentúry a súkromné spoločnosti už majú prepracované plány, ako v nasledujúcich rokoch poslať ľudí na Mars s cieľom kolonizovať planétu. A s rastúcim počtom objavených planét podobných Zemi pri neďalekých hviezdach sa predstava ciest do vzdialeného vesmíru nikdy nezdala vzrušujúcejšia.

Prečítajte si tiež: Elon Musk má plán pre Mars. Ľudia majú byť na planéte do roku 2024

Pre človeka nie je jednoduché prežiť dlhšie obdobia vo vesmíre. Jednou z hlavných výziev na vesmírnych letoch do veľkých diaľok sú dostatočné zásoby kyslíka na dýchanie a dostatok paliva na pohon zložitých zariadení.

Nanešťastie je vo vesmíre len veľmi málo kyslíka a kvôli vzdialenostiam je rýchle doplnenie ťažké.

Nová štúdia v magazíne Nature Communications však teraz ukazuje, že je možné vyrobiť vodík (na palivo) a kyslík (na dýchanie) z vody pomocou polovodičového materiálu a slnečného svetla (alebo z hviezdy) v nulovej gravitácii.

Neprerušované vesmírne lety sa tak stávajú celkom reálnou možnosťou.

Kľúčom je elektrolýza

Jednou z najväčších výziev na Zemi je využiť nesmiernu silu slnka ako zdroj energie pre náš každodenný život. Pomaly sa odvraciame od ropy k obnoviteľným zdrojom energie a vedci hľadajú spôsob, ako využiť vodík ako palivo.

Najlepším spôsobom by bolo rozdeliť vodu (H2O) na jej zložky: vodík a kyslík.

Umožňuje to proces známy ako elektrolýza, v ktorom cez vodný roztok s rozpustným elektrolytom prechádza elektrický prúd. Voda sa tak rozdelí na vodík a kyslík, ktoré sa uvoľnia pri dvoch elektródach.

Aj keď je elektrolýza technicky možná, na Zemi sa bežne nevyužíva, pretože na jej rozšírenie potrebujeme vybudovať vodíkovú infraštruktúru, ako napríklad vodíkové čerpacie stanice.

Sila slnka

Elektrolýzou vyrobený vodík a kyslík z vody by sa tiež dal použiť ako palivo pre vesmírne lode. Štart rakety s vodou by v skutočnosti bol oveľa bezpečnejší než štart s dodatočným palivom a kyslíkom na palube, ktoré môžu vybuchnúť.

Prečítajte si tiež: Všetci sa chcú dostať na Mesiac. Aké misie plánujú USA, Čína či India

Vo vesmíre by následne už špeciálna technológia rozdelila vodu na vodík a kyslík, ktorý by sa dal použiť na podporu života či v podobe palivových článkov pre elektroniku.

Existujú dva spôsoby, akým sa to dá dosiahnuť. Jedným je elektrolýza ako ju poznáme na Zemi, pomocou elektrolytu a solárnych článkov, ktoré by zachytili svetlo a premenili na prúd.

Alternatívou sú fotokatalyzátory, ktoré zachytávajú svetelné častice - fotóny - do polovodičových materiálov vo vode. Energiu fotónu absorbuje elektrón v materiáli, ktorý potom vyskočí a zanechá za sebou prázdne miesto.

Uvoľnený elektrón môže reagovať s protónmi (ktoré spolu s neutrónmi tvoria atómové jadro) vo vode, čím vznikne vodík. Medzitým diera v materiáli môže absorbovať elektróny z vody, čím vzniknú protóny a kyslík.

Prečítajte si tiež: Pozrite si jedinečné zábery raketoplánov z misií

Proces sa dá aj zvrátiť. Vodík a kyslík sa dajú spojiť či rekombinovať pomocou palivových článkov, ktoré vrátia solárnu energiu pohltenú fotokatalyzátorom.

Konečným produktom rekombinácie je voda, čo znamená, že sa tiež dá recyklovať. To je pre diaľkové vesmírne lety kľúčové.

Proces pomocou fotokatalyzátorov je pre lety do vesmíru najlepším riešením, pretože hmotnosť potrebnej výbavy je oveľa menšia ako hmotnosť zariadenia potrebného pre elektrolýzu.

Teoreticky by to malo byť jednoduché. Sčasti za to môže vyššia intenzita slnečného svetla vo vesmíre. Intenzita totiž klesá cestou svetla cez zemskú atmosféru k povrchu.

Ako zvládnuť bubliny

V novej štúdii nechali vedci padnúť celé experimentálne zariadenie cez 120-metrovú vežu, čím vytvorili podmienky podobné mikrogravitácii. Keď telesá padajú voľným pádom k zemi, vplyv gravitácie sa zmenšuje, keďže gravitačné sily sa vynulujú rovnakými a opačnými silami spôsobené zrýchlením.

Prečítajte si tiež: Skutočným priekopníkom letov do vesmíru boli zvieratá. Toto sú ich príbehy

Je to opak preťaženia, ktoré zažívajú astronauti a bojoví piloti, ktorí zrýchľujú v lietadlách a raketách.

Výskukmníkom sa podarilo ukázať, že voda sa dá v tomto prostredí rozdeliť. Avšak, keď sa voda rozdeľuje a vzniká plyn, tvoria sa pritom bubliny.

Bubliny v katalyzovanom materiáli proces obmedzujú. Je preto dôležité sa ich zbaviť.

Gravitácia na Zemi spôsobuje, že bubliny sa automaticky vznášajú k hladine (voda pri hladine je hustejšia než bubliny, čo ich nadnáša), čím vzniká priestor pre vznik ďalších bublín v katalyzátore.

V nulovej gravitácii to nie je možné a bubliny ostanú na alebo pri katalyzátore. Vedcom sa však podarilo upraviť tvar nanoštruktúr v katalyzátore tak, že vytvorili pyramídové zóny, vďaka čomu sa bubliny môžu uvoľniť a odplávať.

Ostáva však jeden problém. Bez prítomnosti gravitácie bubliny ostávajú v tekutine, aj keď ich prinútili odplávať od katalyzátora.

Prečítajte si tiež: Ukázali, ako sa v 17. storočí chceli ľudia dostať na Mesiac

Gravitácia umožňuje, že všetky plyny sa môžu dostať preč z tekutiny, čo je dôležité pre využitie čistého vodíka a kyslíka.

Bez prítomnosti gravitácie žiadne bubliny nevyplávajú k hladine a neoddelia sa od zbytku - namiesto toho ostávajú a vznikne pena.

Katalyzátor alebo elektródy sa zablokujú, čím sa zásadne zníži efektivita celého procesu. Riešenie tohto problému bude kľúčovým pri zavedení technológie vo vesmíre. Jedno z riešení, ako oddeliť roztok od plynov, by mohlo spočívať vo využití odstredivých síl z rotácie vesmírnej lode.

Napriek tomu sme vďaka novej štúdii o krok bližšie k dlhodobým letom do vesmíru s ľudskou posádkou.

Na spracúvanie osobných údajov sa vzťahujú Zásady ochrany osobných údajov a Pravidlá používania cookies. Pred zadaním e-mailovej adresy sa, prosím, dôkladne oboznámte s týmito dokumentmi.

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. Toto sú zdravotné problémy, o ktorých muži nehovoria
  2. 4 konkrétne tipy, ako získať peniaze na rozvoj podnikania
  3. Kupujete alebo predávate byt? Týchto 5 vecí si skontrolujte!
  4. Superbaktéria zatvorila časť nemocnice, lieky na ňu nie sú
  5. Iba 1 z 10 ľudí uhádne tieto fakty o ikonických značkách
  6. Tip na výlet: Romantický zámoček a červené víno v Maďarsku
  7. Slovákom na účtoch leží 17 miliárd. Ako ich zhodnotiť?
  8. S mobil bankingom nosíte banku vo vrecku
  9. Cena elektriny rastie, čo to znamená pre firmy?
  10. Boli ste v Novembri 89 na námestí? Patrí vám verejná vďaka!
  1. Ekonomická a multilaterálna diplomacia Mexika
  2. Záverečná konferencia projektu RECARE
  3. Forum & československá moderna
  4. Spolupráca Stavebnej fakulty STU na obnove hradu Krásna Hôrka
  5. Tip na výlet: Romantický zámoček a červené víno v Maďarsku
  6. Superbaktéria zatvorila časť nemocnice, lieky na ňu nie sú
  7. Iba 1 z 10 ľudí uhádne tieto fakty o ikonických značkách
  8. S mobil bankingom nosíte banku vo vrecku
  9. Slovákom na účtoch leží 17 miliárd. Ako ich zhodnotiť?
  10. Deti z Kľušova už vedia zachraňovať životy
  1. Slovákom na účtoch leží 17 miliárd. Ako ich zhodnotiť? 22 769
  2. Kupujete alebo predávate byt? Týchto 5 vecí si skontrolujte! 17 720
  3. Platíte si poistenie domova zbytočne? 12 397
  4. Hodnotenie profesionála: Dovolenka na Seycheloch 11 975
  5. Tip na výlet: Romantický zámoček a červené víno v Maďarsku 8 692
  6. Dvaja Slováci dokázali zázrak. Ich listy chcú po celom svete 8 687
  7. Kde robia v Bratislave najlepšiu kávu? Vybrali sme 6 kaviarní 6 299
  8. Iba 1 z 10 ľudí uhádne tieto fakty o ikonických značkách 5 993
  9. Televízor s 8K rozlíšením je realitou. Kúpiť či čakať? 5 697
  10. Psychológ varuje rodičov: Nesnažte sa byť dokonalými 5 305

Téma: Vesmír


Článok je zaradený aj do ďalších tém Fyzika, Astronómia, Ceny energií 2018, Astrofyzika

Hlavné správy zo Sme.sk

Stĺpček Beaty Balogovej

Aj kvôli Dankovi sa titul nosí ako nevkusná kravata

Dankova investícia do vzdelania devalvuje akadémiu.

DOMOV

Lajčák označil požiadavku Danka nejsť do Marrakéšu za nezmysel

V Marrakéši sa pakt OSN o migrácii príjme.

AUTORSKÁ STRANA MICHALA HAVRANA

Dankovi stačí aj doktorát plzenského typu (píše Michal Havran)

Toto sa nesmie diať ani v období praudy.

Neprehliadnite tiež

OBJEKTÍV

Vráskavce nespievajú celý život jednu pieseň. Novú sa naučia pri kŕmení

Kultúrna revolúcia trvá niekoľko rokov.

Podcast Zoom

Zoom: Vedci objavili nové mesiace našej Zeme

Nové objavy zo sveta vedy.

Je ako šesťizbový byt. Pozrite si históriu ISS

Po havárii museli zásobovanie prebrať Rusi.