Даже в условиях безжизненной марсианской пустыни производство кислорода оказалось возможным. Ученые уже доказали это на практике, хотя пока речь идет не о промышленных масштабах, а лишь о небольших экспериментальных объемах, пишет Space Daily.

В 2021 году устройство MOXIE, созданное в Массачусетском технологическом институте, за один час произвело 5,4 грамма кислорода. Этого количества хватило бы одному астронавту примерно на десять минут дыхания.

Прибор периодически включали до 2023 года. Всего за 16 запусков он выработал 122 грамма кислорода — столько, сколько небольшой собаке хватило бы примерно на десять часов.

MOXIE изначально не рассматривали как систему жизнеобеспечения для людей. Это был экспериментальный прототип будущей более крупной установки, которую еще предстоит создать. Главная цель заключалась в том, чтобы проверить, сможет ли подобная технология надежно работать в марсианских условиях. Эксперимент признали успешным.

Устройство доставил на Красную планету марсоход NASA Perseverance, совершивший посадку 18 февраля 2021 года. Размер MOXIE составлял примерно 24 на 24 на 31 сантиметр, а его масса на Земле — около 15 килограммов.

Разработка прибора была связана с идеей использования ресурсов, уже имеющихся на Марсе. В будущем это может позволить космическим миссиям производить часть необходимых материалов на месте, вместо того чтобы доставлять их с Земли.

Атмосфера Марса примерно на 95% состоит из углекислого газа, в составе которого есть кислород. На Земле химические методы разделения этих веществ хорошо известны, однако до миссии MOXIE никто не демонстрировал, что такой процесс может надежно работать непосредственно на поверхности Марса — при местном давлении, температуре, пыли и сезонных перепадах.

MOXIE производил кислород днем и ночью, а также в разные марсианские сезоны.

Принцип работы устройства заключался в том, что оно пропускало марсианский воздух через пылевой фильтр, затем сжимало его спиральным насосом и нагревало примерно до 800 градусов Цельсия. После этого газ проходил через керамическую ячейку с электролитом, где электрический ток расщеплял молекулы углекислого газа на монооксид углерода и ионы кислорода.

Затем ионы превращались в молекулярный кислород. После измерений полученный кислород выпускали обратно в марсианскую атмосферу.

Подобная технология давно применяется на Земле, однако MOXIE впервые доказал, что ее можно сделать достаточно компактной, надежной и энергоэффективной для работы на другой планете.

Прибор функционировал от энергии небольшого марсохода и выдержал холод, пыль и резкие перепады температур в течение марсианского года.

Несмотря на успех эксперимента, полноценной крупной установки для производства кислорода на Марсе пока не существует. Также пока неясно, когда именно такая система может понадобиться будущим миссиям.

Тем не менее MOXIE стал историческим достижением: впервые устройство на другой планете произвело полезный материал из местных ресурсов, а не использовало то, что было доставлено с Земли.

Источник: Space Daily

Самая низкая естественная температура, когда-либо зафиксированная на Земле, составила -89,2 °C. Этот рекорд был установлен 21 июля 1983 года на советской антарктической исследовательской станции «Восток», сообщает Space Daily.

По данным издания, показатель до сих пор остается официальным мировым рекордом самой низкой температуры воздуха у поверхности Земли. За более чем четыре десятилетия его так и не удалось превзойти.

Станция «Восток» расположена в центре Восточной Антарктиды на высоте 3 488 метров над уровнем моря и более чем в тысяче километров от ближайшего побережья.

В июле 1983 года 13 исследователей наблюдали за резким похолоданием, которое продолжалось около десяти дней. Температура каждый день снижалась примерно на три градуса. В результате 21 июля в 02:45 по всемирному времени термометры показали рекордные -89,2 °C. Для сравнения, средняя июльская температура на станции обычно составляет около -65 °C.

Ученые Британской антарктической службы позже проанализировали причины этого экстремального похолодания. Их выводы, опубликованные в 2009 году, показали, что рекорд стал возможен из-за редкого совпадения нескольких факторов.

Над регионом сформировался исключительно холодный полярный вихрь, теплые воздушные массы не могли проникнуть к станции, скорость ветра была минимальной, а облачность отсутствовала почти неделю. В таких условиях поверхность беспрепятственно теряла тепло, излучая его в космос.

По оценкам исследователей, если бы подобная ситуация сохранялась дольше, температура могла бы опуститься примерно до -96 °C.

Экстремальный холод такого уровня меняет поведение привычных веществ. Например, кипяток, подброшенный в воздух, превращается в облако ледяных кристаллов еще до падения на землю. Вода распадается на мельчайшие капли, которые мгновенно замерзают в сухом и ледяном воздухе.

Меняется и человеческое дыхание. При температуре ниже -50 °C водяной пар в выдыхаемом воздухе почти сразу превращается в ледяной туман. При еще более сильном морозе кристаллы льда могут издавать тихий звонкий звук при столкновении.

При таких температурах иначе ведут себя и металлы: обычная сталь становится крайне хрупкой и может расколоться от сильного удара.

В 2010 году спутники зафиксировали в одном из районов Антарктиды температуру поверхности около -98 °C. Однако этот показатель не считается официальным рекордом, поскольку был получен дистанционно и отражал температуру поверхности, а не воздуха.

Именно поэтому результат станции «Восток» — -89,2 °C — до сих пор остается самой низкой естественной температурой, непосредственно измеренной людьми на Земле.

Источник:  Space Daily

Компания NRD из штата Нью-Йорк представила новый твердотельный источник питания серии NBV, который, по заявлению разработчиков, способен непрерывно работать более ста лет без подзарядки, обслуживания и замены.

Как пишет AutoNocion, устройство основано на использовании радиоактивного изотопа никель-63 и относится к классу так называемых бетавольтаических элементов питания.

В отличие от традиционных батареек, которые получают энергию за счет химических реакций, новый источник работает благодаря естественному радиоактивному распаду. Электроны, высвобождающиеся в процессе распада никеля-63, улавливаются полупроводником и преобразуются в электрический ток.

По принципу действия технология напоминает солнечные панели, однако вместо солнечного света использует энергию бета-частиц.

Топливом служит никель-63 — радиоактивная разновидность никеля, которая постепенно превращается в стабильную медь. Разработчики подчеркивают, что испускаемые частицы обладают крайне низкой энергией и не способны проникнуть даже через тонкий металлический корпус устройства.

Источник питания полностью герметичен, не содержит движущихся частей и рассчитан на десятилетия автономной работы.

Однако высокая продолжительность службы сопровождается крайне низкой мощностью. По данным компании, элемент питания выдает от 5 до 500 нановатт при напряжении от 1 до 20 вольт. Размер устройства составляет всего 20×20×12 миллиметров.

Для сравнения: даже самый простой светодиод потребляет в десятки тысяч раз больше энергии, чем способен выдать такой элемент. Поэтому использовать его для питания смартфонов, бытовой электроники или автомобилей невозможно.

Разработчики объясняют, что главная ценность технологии заключается не в мощности, а в долговечности и предсказуемости работы.

Заявленный срок службы напрямую связан с периодом полураспада никеля-63, который составляет около 101 года. Через столетие элемент не перестает работать, а лишь снижает мощность примерно вдвое, сохраняя способность вырабатывать электроэнергию.

Именно поэтому показатель в сто лет отражает не момент окончания работы устройства, а срок, в течение которого оно сохраняет приемлемые характеристики.

Подобные технологии не являются принципиально новыми. В начале 2024 года китайская компания Betavolt представила аналогичный элемент питания на никеле-63 под названием BV100. Он отличался меньшими размерами и более высокой мощностью, однако заявленный срок его службы составлял около 50 лет.

Еще одним направлением развития подобных технологий считаются так называемые алмазные батареи, использующие углерод-14. Благодаря значительно более длительному периоду полураспада они потенциально способны работать несколько тысяч лет.

Впрочем, специалисты подчеркивают, что такие устройства предназначены для совершенно иных задач, чем привычные аккумуляторы.

Компания NRD рассматривает в качестве основных сфер применения системы промышленного мониторинга, удаленные датчики окружающей среды, медицинские приборы, системы безопасности, регистраторы данных и автономные электронные устройства, где замена батареи затруднена или экономически нецелесообразна.

Особый интерес технология может представлять для оборудования, установленного в труднодоступных местах — например, на морском дне, в удаленных районах или внутри герметичных промышленных объектов.

В таких случаях стоимость обслуживания и замены обычной батареи зачастую значительно превышает стоимость самого датчика.

При этом разработчики признают, что многие характеристики устройства еще предстоит подтвердить независимыми испытаниями. Компания пока не объявила стоимость продукции и сроки массового коммерческого внедрения.

Тем не менее специалисты отмечают, что сама физическая основа технологии хорошо изучена и не вызывает сомнений.

Как отмечают авторы публикации, подобные источники питания никогда не заменят аккумуляторы в смартфонах или ноутбуках. Их предназначение иное — обеспечивать десятилетиями стабильный минимальный поток энергии там, где надежность важнее мощности и где человек может никогда не получить возможности заменить батарею.

Источник: AutoNocion