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Un modo potenzialmente migliore per produrre ossigeno per gli astronauti nello spazio usando il magnetismo è stato proposto da un team internazionale di scienziati, tra cui un chimico dell'Università di Warwick.
La conclusione proviene da una nuova ricerca sulla separazione di fase magnetica in microgravità pubblicata su npj Microgravity da ricercatori dell'Università di Warwick nel Regno Unito, dell'Università del Colorado Boulder e della Freie Universität Berlin in Germania.
Far respirare gli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e di altri veicoli spaziali è un processo complicato e costoso. Poiché gli esseri umani pianificano missioni future sulla Luna o su Marte, sarà necessaria una tecnologia migliore.
L'autore principale Álvaro Romero-Calvo, un recente dottorato di ricerca. laureato presso l'Università del Colorado Boulder, afferma che "sulla Stazione Spaziale Internazionale, l'ossigeno viene generato utilizzando una cella elettrolitica che divide l'acqua in idrogeno e ossigeno, ma poi devi eliminare quei gas dal sistema. Un'analisi relativamente recente da un ricercatore della NASA Ames ha concluso che adattare la stessa architettura durante un viaggio su Marte comporterebbe penalità di massa e affidabilità così significative che non avrebbe alcun senso da usare."
La dott.ssa Katharina Brinkert del Dipartimento di Chimica e del Centro per la Tecnologia Spaziale Applicata e la Microgravità (ZARM) dell'Università di Warwick in Germania afferma che "l'efficiente separazione di fase in ambienti a gravità ridotta è un ostacolo per l'esplorazione spaziale umana ed è nota sin dai primi voli nello spazio negli anni '60. Questo fenomeno rappresenta una sfida particolare per il sistema di supporto vitale a bordo della navicella spaziale e della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) poiché l'ossigeno per l'equipaggio viene prodotto nei sistemi di elettrolisi dell'acqua e richiede la separazione dall'elettrodo e dall'elettrolita liquido."
Il problema di fondo è la galleggiabilità.
Immagina un bicchiere di soda frizzante. Sulla Terra, le bolle di CO2 galleggiano rapidamente verso l'alto, ma in assenza di gravità, quelle bolle non hanno un posto dove andare. Rimangono invece sospesi nel liquido.
La NASA attualmente utilizza centrifughe per espellere i gas, ma quelle macchine sono grandi e richiedono massa, potenza e manutenzione significative. Nel frattempo, il team ha condotto esperimenti che dimostrano che i magneti potrebbero ottenere gli stessi risultati in alcuni casi.
Sebbene le forze diamagnetiche siano ben note e comprese, il loro uso da parte degli ingegneri nelle applicazioni spaziali non è stato completamente esplorato perché la gravità rende difficile dimostrare la tecnologia sulla Terra.
Entra nel Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) in Germania. Lì, Brinkert, che ha una ricerca in corso finanziata dal Centro aerospaziale tedesco (DLR), ha guidato il team in test sperimentali di successo in una speciale struttura a torre di caduta che simula condizioni di microgravità.
Qui, i gruppi hanno sviluppato una procedura per staccare le bolle di gas dalle superfici degli elettrodi in ambienti di microgravità generati per 9,2 secondi presso la Brema Drop Tower. Questo studio dimostra per la prima volta che le bolle di gas possono essere "attratte" e "respinte da" un semplice magnete al neodimio in microgravità immergendolo in diversi tipi di soluzione acquosa.
La ricerca potrebbe aprire nuove strade per scienziati e ingegneri che sviluppano sistemi di ossigeno, nonché altre ricerche spaziali che coinvolgono cambiamenti di fase da liquido a gassoso.
Il Dr. Brinkert afferma che "questi effetti hanno enormi conseguenze per l'ulteriore sviluppo di sistemi di separazione di fase, come per le missioni spaziali a lungo termine, suggerendo che la produzione efficiente di ossigeno e, ad esempio, di idrogeno nei sistemi (foto)elettrolizzatori dell'acqua può essere raggiunto anche nella quasi assenza della forza di galleggiamento."
Il professor Hanspeter Schaub dell'Università del Colorado Boulder afferma che "dopo anni di ricerca analitica e computazionale, essere in grado di utilizzare questa straordinaria torre a caduta in Germania ha fornito la prova concreta che questo concetto funzionerà nell'ambiente spaziale zero-g". + Esplora ulteriormente
