Phép màu: Các nhà khoa học có thể tạo ra oxy trong môi trường sao Hỏa

Rate this post

Trong khi ý tưởng đưa con người lên sao Hỏa từng bị giới hạn trong khoa học viễn tưởng, NASA hy vọng nó có thể trở thành hiện thực vào cuối những năm 2030.

Vào năm 2021, chính NASA đã đạt được điều mà các nhà văn khoa học viễn tưởng đã mơ ước trong nhiều thập kỷ: Tạo ra oxy trên sao Hỏa. Một thiết bị có kích thước bằng lò vi sóng được gắn vào máy quay Perseverance của NASA chuyển đổi carbon dioxide (CO2) thành thở oxy trong 10 phút.

Hình ảnh phi hành gia khai thác vật liệu trên sao Hỏa. Nguồn: NASA


Giờ đây, các nhà vật lý quốc tế cho biết họ đã nghĩ ra cách sử dụng chùm điện tử trong lò phản ứng plasma để tạo ra nhiều oxy hơn, mở đường cho việc giải quyết không gian tốt hơn.

SỐNG TRÊN SAO, TẠI SAO KHÔNG?

Một trong những trở ngại chính cản đường đến sao Hỏa là tình trạng thiếu oxy trên Hành tinh Đỏ. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát minh ra một kỹ thuật mới dựa trên plasma để sản xuất và phân tách oxy trong môi trường sao Hỏa.

Kỹ thuật này không chỉ đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các hệ thống hỗ trợ sự sống mà còn có thể được sử dụng để xử lý nhiên liệu, tạo vật liệu xây dựng và bón phân trên sao Hỏa.

Khi tàu thăm dò Perseverance của NASA hạ cánh xuống miệng núi lửa Jezero trên sao Hỏa vào năm 2020, nó mang theo Thí nghiệm sử dụng tài nguyên oxy tại chỗ trên sao Hỏa (MOXIE). Thiết bị này hút không khí trên sao Hỏa, 95% trong số đó là carbon dioxide (CO2). Bằng cách đưa dòng điện vào giữa hai điện cực tích điện trái dấu trong một tế bào điện hóa, MOXIE có thể phân tách carbon dioxide (CO2) thành carbon monoxide (CO) và các ion oxy. Các ion oxy sau đó kết hợp để tạo ra khí oxy.

Thử nghiệm này đã chứng minh thành công lý thuyết về oxy trên sao Hỏa của NASA. Nhưng để hoạt động hiệu quả hơn, MOXIE sẽ cần phải điều áp và làm nóng không khí trên sao Hỏa – ​​yêu cầu các bộ phận phụ tiêu thụ năng lượng và làm cho nó cồng kềnh hơn.

Phép màu: Các nhà khoa học có thể tạo ra oxy trong môi trường sao Hỏa - ​​Nhiều hơn những gì NASA đã làm!  - Ảnh 2.

Thiết bị này được gọi là Thí nghiệm sử dụng tài nguyên oxy tại chỗ trên sao Hỏa (MOXIE). Nguồn: NASA

Vasco Guerra, nhà vật lý tại Đại học Lisbon (Bồ Đào Nha) Vasco Guerra, cho rằng lò phản ứng plasma có thể là một cách tiếp cận tốt hơn. Một chùm điện tử, được tăng tốc đến một mức năng lượng cụ thể, có thể phân tách carbon dioxide (CO2) thành các ion thành phần của nó, hoặc plasma, giống như MOXIE đã làm.

Hơn nữa, một lò phản ứng plasma sẽ rất phù hợp với bầu khí quyển của Sao Hỏa – ​​mỏng hơn Trái Đất khoảng 100 lần. Tiến sĩ Guerra cho biết: “Việc tạo ra và tăng tốc một chùm electron trong không khí loãng sẽ dễ dàng hơn rất nhiều. Vũ trụ có một áp suất lý tưởng để plasma hoạt động, và sao Hỏa có áp suất chính xác này.

Trong phòng thí nghiệm, ông và các đồng nghiệp đã bơm không khí được thiết kế để phù hợp với áp suất và thành phần của sao Hỏa vào các ống kim loại. Không giống như MOXIE, chúng không cần nén hoặc làm nóng không khí. Tuy nhiên, bằng cách bắn một chùm điện tử vào buồng phản ứng, chúng có thể chuyển đổi khoảng 30% không khí thành oxy. Họ ước tính rằng thiết bị này có thể tạo ra khoảng 14 gam oxy mỗi giờ: Đủ oxy để hỗ trợ 28 phút thở, Nhóm báo cáo trên Tạp chí Vật lý Ứng dụng.

Nhóm của Tiến sĩ Guerra vẫn cần giải quyết một số vấn đề thực tế hơn. Để hoạt động trên sao Hỏa, thiết bị plasma sẽ cần một nguồn điện di động và một nơi lưu trữ oxy mà nó tạo ra, tất cả đều có thể tạo ra nó – nếu không muốn nói là cồng kềnh hơn MOXIE.

Nếu các cơ quan vũ trụ trên thế giới sẵn sàng chi hàng triệu đô la để phát triển nó – như NASA đã làm với MOXIE – thì phương pháp tiếp cận plasma có thể phát triển.

Theo các nhà khoa học, bầu khí quyển của sao Hỏa chủ yếu được tạo thành từ carbon dioxide (CO2), có thể bị tách ra để tạo ra oxy và carbon.

Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu từ Đại học Lisbon (Bồ Đào Nha), Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ), Đại học Sorbonne (Pháp), Đại học Công nghệ Eindhoven (Hà Lan) và Viện Nghiên cứu Năng lượng Cơ bản Hà Lan, có HAI RÀO CẢN LỚN cản trở sản xuất ôxy trên sao Hỏa.

Tiến sĩ Vasco Guerra, một tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Thứ nhất, là sự phân hủy các phân tử carbon dioxide (CO2) để lấy oxy. Đây là một phân tử rất khó bị phá vỡ; thứ hai, sự phân tách oxy được tạo ra từ một hỗn hợp khí. chứa cả cacbon đioxit (CO2) và cacbon monoxit (CO) ”.

Tiến sĩ Vasco Guerra cho biết thêm: “Chúng tôi đang xem xét hai bước này một cách tổng thể để giải quyết cả hai thách thức cùng một lúc. Và khi đó plasmas có thể là giải pháp cho hai vấn đề này”.

Phép màu: Các nhà khoa học có thể tạo ra oxy trong môi trường sao Hỏa - ​​Nhiều hơn những gì NASA đã làm!  - Ảnh 3.

Các nhà khoa học đã phát minh ra một kỹ thuật mới dựa trên plasma để sản xuất và tách oxy trong môi trường sao Hỏa. Nguồn: DM

Plasma là trạng thái tự nhiên thứ tư của vật chất, cùng với chất rắn, chất lỏng và chất khí. Nó chứa các hạt mang điện tự do như electron, nhẹ và dễ dàng tăng tốc đến năng lượng rất cao cùng với điện trường.

Tiến sĩ Guerra cho biết: “Khi các electron giống như viên đạn va chạm với một phân tử carbon dioxide (CO2), chúng có thể trực tiếp tiêu diệt nó hoặc truyền năng lượng để khiến nó di chuyển nhanh. Ở mức độ lớn, năng lượng này có thể được chuyển hóa thành sự phân hủy (CO2) ).

Cùng với các đồng nghiệp của chúng tôi ở Pháp và Hà Lan, chúng tôi đã thực nghiệm chứng minh tính đúng đắn của những lý thuyết này. Hơn nữa, nhiệt sinh ra trong plasma cũng có lợi cho quá trình tách oxy “.

SAO VÀ NHIỀU HƠN

Một ngày nào đó, kỹ thuật này không chỉ có thể giúp các phi hành gia thở trên Hành tinh Đỏ mà còn có thể được sử dụng như một cách để sản xuất nhiên liệu và phân bón, Michael Hecht, một nhà khoa học thực nghiệm tại Hành tinh Đỏ, cho biết. Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ), cho biết.

Cụ thể, oxy được tạo ra thông qua kỹ thuật dựa trên plasma này có thể là chìa khóa để tạo ra một môi trường thoáng khí cho những người định cư trên sao Hỏa. Nó cũng có thể được sử dụng như một điểm khởi đầu để sản xuất nhiên liệu và phân bón, cho phép những người định cư trồng trọt trên bề mặt sao Hỏa.

Ngoài ra, theo các nhà nghiên cứu, kỹ thuật này có thể hữu ích trên Trái đất.

Các nhà khoa học cho biết thêm, bằng cách phân tách các phân tử CO2 để tạo ra nhiên liệu xanh và tái chế hóa chất, công nghệ plasma cũng có thể giúp giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu trên Trái đất.

Nghiên cứu này được thực hiện trước sứ mệnh Artemis I của NASA, dự kiến ​​phóng vào ngày 29 tháng 8 năm 2022, mở đường cho các sứ mệnh lên Mặt Trăng và Sao Hỏa trong tương lai.

Phép màu: Các nhà khoa học có thể tạo ra oxy trong môi trường sao Hỏa - ​​Nhiều hơn những gì NASA đã làm!  - Ảnh 4.

Hình ảnh mô phỏng siêu tên lửa SLS trên đường thực hiện sứ mệnh Artemis I của NASA. Nguồn: NASA

Sứ mệnh Artemis I sẽ là một chuyến bay rất cần thiết đối với con người, tạo nền tảng cho hoạt động khám phá không gian sâu của con người và thể hiện cam kết cũng như khả năng của họ, NASA giải thích. trong việc kéo dài sự vĩnh viễn của con người trên Mặt trăng và trong không gian sâu xa hơn.

Nếu nhiệm vụ Artemis I, II, III thành công [với sứ mệnh Artemis III đưa người đặt chân lên sao Hỏa năm 2025]NASA đặt mục tiêu phóng phi hành gia lên sao Hỏa vào cuối những năm 2030 hoặc đầu những năm 2040.

Bốn trạng thái của vật chất

Chất rắn

Trong một chất rắn, các phân tử được đóng gói lại với nhau và tác dụng lực mạnh lên nhau. Các phân tử không có chỗ để chuyển động tự do, và dao động tại chỗ. Một vật rắn sẽ giữ nguyên hình dạng trừ khi có một lực tác dụng lên nó.

Chất lỏng

Khi bạn nung một chất rắn đến điểm nóng chảy, các phân tử của nó sẽ thu được quá nhiều năng lượng để ở trong cấu trúc đông đặc. Vật liệu sẽ tan chảy, để lại cho bạn một chất lỏng.

Khí ga

Đun nóng một chất lỏng qua điểm sôi của nó và bạn có một chất khí. Các phân tử đã hoàn toàn thoát ra khỏi nhau, và lực liên phân tử giữa chúng rất nhỏ.

Huyết tương

Plasma được hình thành khi một khí nóng được tích điện, mặc dù nó hoạt động rất khác so với khí.

Bài viết sử dụng nguồn: Khoa học, DM


Thanh Thuy

Leave a Reply

Your email address will not be published.