At lave ilt med magneter kan hjælpe astronauter med at trække vejret let

En potentielt bedre måde at lave ilt til astronauter i rummet ved hjælp af magnetisme er blevet foreslået af et internationalt hold af videnskabsmænd, herunder en kemiker fra University of Warwick.

Konklusionen er fra ny forskning om magnetisk faseadskillelse i mikrogravitation offentliggjort i npj Microgravity af forskere fra University of Warwick i Storbritannien, University of Colorado Boulder og Freie Universität Berlin i Tyskland.

At holde astronauter i vejret ombord på den internationale rumstation og andre rumfartøjer er en kompliceret og bekostelig proces. Mens mennesker planlægger fremtidige missioner til Månen eller Mars, vil der være behov for bedre teknologi.

Hovedforfatter Álvaro Romero-Calvo, en nylig ph.d. kandidat fra University of Colorado Boulder, siger, at "på den internationale rumstation genereres ilt ved hjælp af en elektrolysecelle, der spalter vand til brint og ilt, men så skal man få de gasser ud af systemet. En relativt ny analyse fra en forsker ved NASA Ames konkluderede, at tilpasning af den samme arkitektur på en rejse til Mars ville have så betydelige masse- og pålidelighedsstraffe, at det ikke ville give nogen mening at bruge."

Dr. Katharina Brinkert fra University of Warwick Department of Chemistry og Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) i Tyskland siger, at "effektiv faseadskillelse i reducerede gravitationsmiljøer er en hindring for menneskelig udforskning af rummet og kendt siden de første flyvninger til rummet i 1960'erne. Dette fænomen er en særlig udfordring for livsstøttesystemet ombord på rumfartøjer og den internationale rumstation (ISS), da ilt til besætningen produceres i vandelektrolysesystemer og kræver adskillelse fra elektroden og flydende elektrolyt."

Det underliggende problem er opdrift.

Forestil dig et glas sodavand. På Jorden, boblerne af CO₂ flyder hurtigt til toppen, men i mangel af tyngdekraft har disse bobler ingen steder at tage hen. De forbliver i stedet suspenderet i væsken.

NASA bruger i øjeblikket centrifuger til at tvinge gasserne ud, men disse maskiner er store og kræver betydelig masse, kraft og vedligeholdelse. I mellemtiden har holdet udført eksperimenter, der viser, at magneter i nogle tilfælde kan opnå de samme resultater.

Selvom diamagnetiske kræfter er velkendte og forståede, er deres anvendelse af ingeniører i rumapplikationer ikke blevet fuldt ud undersøgt, fordi tyngdekraften gør teknologien svær at demonstrere på Jorden.

Gå ind i Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) i Tyskland. Der ledede Brinkert, som har igangværende forskning finansieret af det tyske luftrumscenter (DLR), holdet i vellykkede eksperimentelle test på et særligt faldtårnsanlæg, der simulerer mikrogravitationsforhold.

Her har grupperne udviklet en procedure til at løsne gasbobler fra elektrodeoverflader i mikrogravitationsmiljøer genereret i 9,2 s ved Bremen Drop Tower. Denne undersøgelse viser for første gang, at gasbobler kan 'tiltrukket af' og 'afstødes' fra en simpel neodymmagnet i mikrotyngdekraft ved at nedsænke den i forskellige typer vandig opløsning.

Forskningen kan åbne nye veje for forskere og ingeniører, der udvikler oxygensystemer samt anden rumforskning, der involverer væske-til-gas faseændringer.

Dr. Brinkert siger, at "disse effekter har enorme konsekvenser for den videre udvikling af faseadskillelsessystemer, såsom for langsigtede rummissioner, hvilket tyder på, at effektiv ilt- og for eksempel brintproduktion i vand (foto-)elektrolysesystemer kan være opnået selv i næsten fravær af den flydende kraft."

Professor Hanspeter Schaub fra University of Colorado Boulder siger, at "efter mange års analytisk og beregningsmæssig forskning gav det at kunne bruge dette fantastiske droptårn i Tyskland et konkret bevis på, at dette koncept vil fungere i nul-g rummiljøet." + Udforsk yderligere

Rusland siger, at det forlader programmet for den internationale rumstation. Hvad betyder det?