Новая технология позволит отказаться от доставки необходимых ресурсов в пользу их производства прямо на Марсе: с помощью нового аппарата можно будет получать достаточное количество кислорода для дыхания, производства ракетного топлива, удобрений и строительных материалов.
Налаженное производство кислорода является важнейшей задачей для колонизации Марса — над ее решением работают ученые по всему миру. Например, одна из установок для извлечения кислорода из марсианского воздуха и почвы, MOXIE, уже была протестирована в «полевых» условиях. Этот аппарат отправили на Красную планету вместе с марсоходом Perseverance, где прибор успешно прошел все испытания.
MOXIE поглощает углекислый газ, нагревает его до температуры в 800 градусов Цельсия и пропускает через специальный керамический материал, который расщепляет CO2 на кислород и угарный газ. Научный коллектив из Португалии, Франции, США и Нидерландов предложил альтернативную систему, которая не требует нагрева до таких высоких температур, а значит позволяет значительно сократить расходы энергии.
Физики обратили внимание, что молекулы CO2 становятся менее стабильными, если поместить их внутрь холодной плазмы. Если при температуре обычной плазмы в несколько тысяч градусов Цельсия частицы движутся с огромной скоростью и не успевают столкнуться, то в газовой среде, нагретой до 30—40 градусов, элементы часто «натыкаются» друг на друга.
В результате подобных столкновений с электронами нестабильные молекулы CO2 расщепляются на угарный газ и кислород. Затем необходимый для дыхания газ собирается с помощью специальных проводящих мембран.
«Мы предположили, что столкновение электронов высоких энергии 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», — рассказал доцент Лиссабонского университета Васко Герра.
Испытания показали, что прототип установки способен преобразовывать до трети углекислого газа в кислород — это считается хорошим результатом.
К плюсам такой плазменной установки можно отнести компактность, универсальность, а также тот факт, что прибор хорошо адаптирован к питанию от непостоянных источников энергии, например, солнечных батарей. Однако авторы работы считают, что это лишь первый шаг на пути развития технологии. В дальнейшем они собираются усовершенствовать устройство, чтобы добиться еще более потрясающих результатов.