SME
Streda, 11. december, 2019 | Meniny má Hilda

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 Čítajte 

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.

Článok pokračuje pod video reklamou

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 Čítajte 

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 Čítajte 

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 Čítajte 

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 Čítajte 

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.

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. Vianočné trhy na zámku Schloss Hof „na skok“ od Bratislavy
  2. Deti potrebujú na Vianoce rodinu. Drahé dary ju nenahradia
  3. Nový cestovný poriadok ŽSR z vášho regiónu v denníku SME
  4. Horskí záchranári sa vás vždy opýtajú túto otázku. Viete akú?
  5. Aj po tridsiatke stále hýria. Čo bráni mladým vyrásť?
  6. Nákup darčekov môže byť tento týždeň výhodnejší
  7. 7 tipov, ako zariadiť malú kuchyňu
  8. Rezerváciou first moment dovolenky viete ušetriť aj 40% z ceny
  9. ​​​​​​​Darujte pod stromček stolovú hru o Gorile
  10. SME.sk dosiahlo v novembri rekordný počet predplatiteľov
  1. Vianočné trhy na zámku Schloss Hof „na skok“ od Bratislavy
  2. Nový cestovný poriadok ŽSR z vášho regiónu v denníku SME
  3. Horskí záchranári sa vás vždy opýtajú túto otázku. Viete akú?
  4. ŠKODA AUTO Slovensko vysadila v Petržalke stromovú alej
  5. Predíďte úniku dokumentov. Označkujte ich
  6. Nákup darčekov môže byť tento týždeň výhodnejší
  7. Aj po tridsiatke stále hýria. Čo bráni mladým vyrásť?
  8. Prohibition of competition after employment termination
  9. Family winter paradise - Bachledka Ski & Sun
  10. Čo znamená spomalenie hospodárskeho rastu pre Slovensko?
  1. Aj po tridsiatke stále hýria. Čo bráni mladým vyrásť? 21 282
  2. Ceny bytov rekordne rastú. Niektorých sa to však netýka 13 135
  3. Aké proteíny sú najzdravšie? Našli sme odpoveď 12 976
  4. Rezerváciou first moment dovolenky viete ušetriť aj 40% z ceny 11 382
  5. Vlastné auto alebo lízing? Porovnali sme ich výhodnosť 9 647
  6. Ťažko uveriť, že aj takto kvalitne sa dá študovať na Slovensku 9 235
  7. SME.sk dosiahlo v novembri rekordný počet predplatiteľov 9 140
  8. Každodenne sa na cestách zraní veľa detí 8 529
  9. Agadir je úplne iný ako zvyšok Maroka 7 913
  10. Čo chýba deťom v pestúnskych rodinách? Láska to nie je 7 667

Téma: Astrofyzika


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

Hlavné správy zo Sme.sk

Bašternákova vila na Havlíčkovej ulici pri Slavíne
Dobré ráno

Dobré ráno: Prečo máme právo vedieť, či sa Fico cíti zle

Problémy predsedu Smeru môžu ovplyvniť kampaň.

Podcast Dobré Ráno
KOMENTÁR PETRA TKAČENKA

Aspoň Kalavská má hrdosť

Ministerka si demisiou možno naštartovala politickú kariéru.

Peter Tkačenko
Ruský právnik Sergej Magnitskij.