تستكشف دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature نهجًا جديدًا لمشكلة الموارد ، بحجة أن التقنيات التي استخدمها البشر حتى الآن للعيش في محطة الفضاء الدولية (ISS) ليست مناسبة لأي شيء آخر غير البؤرة الاستيطانية المدارية. سيحتاج رواد الفضاء إلى شيء آخر للعيش على القمر أو المريخ ، ويعتقد العلماء أن الأجهزة الكهروضوئية يمكن أن تكون هي الحل.
في المادة، التي كتبتها الأستاذة المساعدة في جامعة وارويك كاثرينا برينكرت ، تنص على أن حوالي 1,5 كيلو وات من إجمالي ميزانية الطاقة البالغة 4,6 كيلو وات لنظام التحكم البيئي ودعم الحياة في محطة الفضاء الدولية يستخدم حاليًا لإنتاج الأكسجين باستخدام العملية الكهروضوئية للتحليل الكهربائي. يستخدم مولد الأكسجين الموجود على متن المحطة الفضائية تيارًا كهربائيًا مباشرًا لإحداث تفاعل كيميائي غير تلقائي ، ويفصل جزيئات الأكسجين عن الهيدروجين ، مما يسمح لرواد الفضاء بالتنفس في الفضاء.
تعتبر عملية نظام OGA المكونة من خطوتين (تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء ثم استخدام الكهرباء لعملية التحليل الكهربائي) باهظة الثمن وضخمة وعرضة للانهيار ، لذا فقد تكون عائقًا في مهام الفضاء طويلة المدى بعيدًا عن الأرض. هناك طريقة بديلة اقترحها برينكرت وزملاؤه وهي استخدام الأجهزة الكهروكيميائية الكهروضوئية (PEC) بدلاً من المحلل الكهربائي الكهروضوئي.
على عكس OGAs ، ستعتمد أجهزة PEH على عملية من خطوة واحدة مصممة لتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كيميائية. ستحول مواد أشباه الموصلات الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى أكسجين وهيدروجين ، دون الحاجة إلى توليد كهرباء وسيط.
يضع العمل البحثي "أسسًا نظرية لاستخدام أجهزة FEH في الموائل على القمر والمريخ" ، ويستكشف إمكانية إنشاء آلات FEH المصممة خصيصًا لإنتاج الأكسجين ومعالجة ثاني أكسيد الكربون على هذه الأراضي الغريبة البعيدة.
استنتج مؤلفو المقال أن النهج الكهروضوئي الكيميائي يبدو معقولًا ، على الرغم من أن بعض الأسئلة لا تزال مفتوحة. لا يزال البحث في الكفاءة طويلة المدى و "كثافة الطاقة" لأجهزة FEH مستمرًا ، بينما "استخدام الموارد في الموقع" (أي استخدام المواد الموجودة على القمر أو المريخ لبناء آلات FEH) والقدرة على العمل في الجاذبية الصغرى يبدو أن مشكلة أقل.
اقرأ أيضا:
- أظهرت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) كيف يختبرون تقنيات جمع العينات من سطح المريخ
- سيتم إنشاء مركبة قمرية لبعثات أرتميس ، والتي ستجمع العينات وتجري التحليلات