Найден способ получить кислород на Марсе

Уже доказано, что на Марсе все-таки есть вода. Она находится там не только в виде льда, но и в жидком состоянии: станция «Марс-экспресс» Европейского космического агентства обнаружила подземные водоемы, где в воде было много перхлората магния, т.е. магниевой соли хлорной кислоты.

Чтобы какое-то время находиться на Красной планете, астронавтам нужно прямо там производить самое необходимое, в том числе воду и топливо — все-таки масса оборудования, которое астронавты везут с собой, имеет критическое значение при космических миссиях. В настоящее время на Марс запущен новый марсоход Perseverance с экспериментальным оборудованием — кислород планируется производить прямо из атмосферы Красной планеты.

При обычном электролизе, чтобы соленая вода разложилась на кислород и водород, нужно удалить из нее соль — это обязательное условие. На Марсе эта очистка станет мероприятием обременительным и дорогостоящим. Но если бы кислород и водород можно было напрямую извлечь из соленой воды, этот процесс стал бы гораздо менее сложным и дорогим, чем его производство из марсианской атмосферы.

Специалисты из Школы инженерии Маккелви Вашингтонского университета (США) разработали систему, которая способна на это. Причем новая система электролиза не просто проверена в типичных земных условиях — ученые доказали ее работоспособность в смоделированной атмосфере Марса при температуре -36 °C. Работа опубликована в PNAS. Кстати, технология пригодится и здесь, на Земле, где с ее помощью моря и океаны превращаются в источник кислорода и топлива. Но, конечно, гораздо более интересен потенциал электролизера как устройства, способного радикально изменить логистику марсианских миссий.

Новая система способна произвести в 25 раз больше кислорода, чем та, которая используется в Perseverance. При этом ей нужно такое же количество энергии. Также разработка позволяет получить водород, который можно использовать для перелета астронавтов домой.

Электролизер для соленой воды включает в себя анод из пирохлора рутената свинца (собственную разработку инженеров) и платиново-угольный катод. Благодаря тому, что конструкция электролизера тщательно продумана, а анод уникален в своем роде, система позволяет получить кислород и водород прямо из соленой воды — ее не нужно нагревать и очищать от соли.

Парадокс, но растворенные в воде перхлораты, так называемые примеси, действительно помогают в такой среде, как атмосфера Марса. Они не дают воде замерзать и улучшают производительность системы электролиза за счет снижения электрического сопротивления.

Обычно в водяных электролизерах используется деионизированная вода высокой степени очистки, и такие системы стоят дороже. Новая разработка, способная работать с неочищенной водой, поможет снизить себестоимость процесса не только на Марсе, но и здесь, на Земле. Сейчас ее авторы думают о продвижении новой системы в контексте использования морской воды для получения водорода и кислорода на Земле. В частности, система может найти свое применение в оборонной отрасли, где она поможет производить кислород на подводных лодках.