Физики из Калифорнийского университета в Ирвине поставили перед собой задачу решить насущную проблему космических путешественников: астронавты должны быть обеспечены достаточным количеством топлива, чтобы вернуться на Землю с Марса. Идея создания горючего на основе метана на Красной планете долгие годы витала в научном обществе, но многие ученые предлагали методы, требующие нескольких этапов и внушительных мощностей. Как ракетное топливо будут получать на Марсе, читайте ниже.
Метод Хоулинь Синя
Хоулинь Синь и его команда в UCI разработали процесс, в котором используется одноатомный цинковый катализатор, что позволяет выполнить всего один шаг с помощью небольшого портативного устройства.
Этот метод анатомически распределяет цинк, который работает как искусственный фермент, катализирующий углекислый газ. Эти субстанции были обнаружены на Марсе и подходят для запуска процесса производства топлива на базе метана.
Идея Илона Маска
Идея создания метана на Красной планете для топлива возвращающихся ракет была первоначально задумана гендиректором SpaceX Илоном Маском. Ракета Raptor от SpaceX предназначена для космолетов, которые могут долететь до Марса. Она действует на метане, и Маск теперь трудится над разработкой способов заправки своих ракет для обратного путешествия на Землю.
Маск предлагает использовать солнечную структуру для производства электроэнергии, что приводит к электролизу углекислого газа, который при соединении с водой, полученной изо льда, найденного на Марсе, вырабатывает метан.
Процесс Сабатье
Метод, именуемый процессом Сабатье, применяется на МКС для изготовления из воды кислорода, который подходит для дыхания астронавтов. В этом процессе задействован никелевый катализатор для контакта с водородом и диоксидом углерода при чрезвычайно высоких давлениях и температурах – 2-этапная процедура, которая должна выполняться на большом предприятии. И хотя Синь добился успеха в огромной орбитальной лаборатории, он знает, что на Марсе она неэффективна.
Его процесс требует меньше места и может быть задействован с использованием материалов, таких как цинк и углекислый газ, на Красной планете. «Разработанная нами методика позволяет обойти процесс трансформации воды в водород, так как эффективно конвертирует CO2 в метан с существенной селективностью, — сказал Синь. — Ключом к более простой и новой методике является открытие применения цинка в виде катализатора. Цинк — отличный катализатор. У него есть портативность, время и избирательность – огромный плюс для путешествий в космосе».
Несмотря на прорыв, процесс, разработанный Синь, по-прежнему является «доказательством концепции», то есть он был успешно произведен в лаборатории, но еще не реализован в реальных условиях. «До полной реализации этого нужно провести множество изыскательских и инженерных работ, — говорит ученый. — Но результаты очень многообещающие».