Vďaka novému objavu sú dlhodobé lety do vesmíru oveľa reálnejšie

Astronautom postačia obrovské zásoby vody.

Ilustračné foto.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. Štefánka by Pulitzer
  2. Šesťročné dlhopisy teraz s výnosom až 7 % p.a.
  3. Trápi vás chrípka alebo prechladnutie? Vieme, ako s nimi zatočiť
  4. Reportáž: Takto sa na Slovensku vyrábajú cestoviny
  5. Zážitky z Pobaltia: Objavte Tallinn a Rigu
  6. Darček, s ktorým si na vás spomenie 365 dní v roku
  7. Predpremiéra vynoveného VW Passat: Viac IQ, viac online
  8. Šanca pre mladé talenty z oblasti umenia, vedy či športu
  9. Top destinácie a hotely na exotickú dovolenku v zime
  10. Stotisíc ľudí rozhodlo: Nadácia banky rozdelí štvrť milióna eur
  1. Na Slovensku sa vydáva najviac učiteľských preukazov
  2. Prihlásili ste sa ako dobrovoľník na Olympiádu v Tokiu?
  3. Šesťročné dlhopisy teraz s výnosom až 7 % p.a.
  4. Štefánka by Pulitzer
  5. Počuli ste už o integrovane pestovanej zelenine?
  6. Konferencia - EU support for research
  7. Slovensko má zasiahnuť robotizácia
  8. Viete, aké sú najlepšie možnosti sporenia pre mladých?
  9. Trápi vás chrípka alebo prechladnutie? Vieme, ako s nimi zatočiť
  10. Hitem jsou cyklopočítače Mio - pro zábavu i výkon
  1. Premýšľate o aute do 10 000 eur? Poradíme vám, ako nenaletieť 24 549
  2. Reportáž: Takto sa na Slovensku vyrábajú cestoviny 18 093
  3. Zážitky z Pobaltia: Objavte Tallinn a Rigu 8 415
  4. Darček, s ktorým si na vás spomenie 365 dní v roku 6 996
  5. Trápi vás chrípka alebo prechladnutie? Vieme, ako s nimi zatočiť 6 585
  6. Čo sa stalo s mojimi úsporami v druhom pilieri? 5 298
  7. Štefánka by Pulitzer 5 233
  8. Je lepšie menučko, alebo domáca strava? Týždeň sme varili doma 4 007
  9. Predpremiéra vynoveného VW Passat: Viac IQ, viac online 3 518
  10. Top destinácie a hotely na exotickú dovolenku v zime 2 981

Téma: Astrofyzika


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

Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Lubyová dáva ruky preč od lukratívneho hotela, ktorý zhorel

Intenda sa sporí o Hotel Junior v Jasnej.

DOMOV

Talianski novinári spochybnili Ficove slová o telefonáte

Talianska prokuratúra vraj poprela, že by vedela o telefonáte s Vadalom.

Stĺpček šéfredaktorky

Robert Fico je v rozklade

Ako do Ficovej mafiánskej scény zapadajú policajné orgány?

Neprehliadnite tiež

Virtuálna realita PlayStation VR od Sony predstavuje najlepší spôsob, ako si technológiu vyskúšať.
Podcast Klik

Klik: Ako tučný Samsung poskladá trh s mobilmi

Komentovaný prehľad technologických správ.

Podcast Klik denníka SME.
Kôň s plachtou so zebrím vzorom.
Virtuálna realita v podaní PlayStation VR.