Физики США и Европы создали эффективную установку для производства кислорода на Марсе

Европейские и американские физики разработали плазменную установку, позволяющую извлекать кислород из молекул углекислого газа, присутствующего в атмосфере Марса. Об этом сообщила пресс-служба Американского физического института.

«Мы предположили, что столкновение электронов высоких энергий с молекулами СО₂ будет приводить к разложению этого вещества или же к выделению тепла. Эту энергию можно также использовать для расщепления углекислого газа. Вместе с коллегами из Франции и Нидерландов нам удалось экспериментально подтвердить эти гипотезы», – заявил доцент Лиссабонского университета (Португалия) Васко Герра.

В последние шесть лет с подачи Илона Маска ученые начали всерьез задумываться о том, как человечество может начать процесс колонизации Марса и других потенциально обитаемых планет. Для этого, как сейчас предполагают исследователи, нужно решить две проблемы: научиться производить энергию, а также кислород, воду и пищу, используя местные ресурсы.

Как отмечают Герра и его коллеги, производство кислорода будет одной из самых важных и при этом энергоемких задач, с которыми столкнутся первые колонисты на Марсе. Для ее решения ученые разрабатывают системы, способные извлекать кислород из марсианского воздуха и почвы. Одна из таких установок, MOXIE, была установлена на борт марсохода Perseverance и успешно проверена в работе на Марсе в апреле прошлого года.

MOXIE поглощает углекислый газ, нагревает его до температуры 800 градусов Цельсия и пропускает через специальный керамический материал, способствующий расщеплению CO₂ на кислород (O₂) и угарный газ (CO). Европейские физики и их американские коллеги разработали альтернативный подход, который заметно превосходит систему MOXIE по компактности и эффективности производства кислорода.

Созданная учеными установка опирается в своей работе на то, что молекулы CO₂ становятся значительно менее стабильными, если их поместить внутрь разреженной плазмы, электроны внутри которой обладают значительно более высокой энергией, чем ионы и нейтральные молекулы. В теории это позволяет расщеплять CO₂ на угарный газ и кислород, если молекулы CO₂ будут часто сталкиваться с пучками электронов с четко заданными свойствами.

Руководствуясь этой идеей, Герра и его коллеги провели серию экспериментов, во время которых они изучили взаимодействия кислорода, угарного газа и углекислого газа внутри неоднородной плазмы. Эти опыты помогли ученым подобрать такие параметры работы, при которых кислород почти не соединялся с угарным газом и не формировал новые молекулы CO₂.

Как отмечают исследователи, производство кислорода при помощи плазмы не требует нагрева марсианского воздуха до температур, превышающих 30-40 градусов Цельсия, а также высокого давления. В перспективе это позволит значительно снизить расходы энергии и ресурсов на производство кислорода на Марсе, подытожили физики.