Faire de l’oxygène avec des aimants pourrait aider les astronautes à mieux respirer

Crédit : Pixabay/CC0 Domaine public

Une équipe internationale de scientifiques, dont un chimiste de l’Université de Warwick, a proposé un moyen potentiellement meilleur de fabriquer de l’oxygène pour les astronautes dans l’espace en utilisant le magnétisme.


La conclusion est tirée de nouvelles recherches sur la séparation de phases magnétiques en microgravité publiées dans microgravité npj par des chercheurs de l’Université de Warwick au Royaume-Uni, de l’Université du Colorado à Boulder et de la Freie Universität Berlin en Allemagne.

Faire respirer les astronautes sur la Station spatiale internationale et plus encore véhicules spatiaux C’est un processus complexe et coûteux. Alors que les humains planifient de futures missions sur la Lune ou sur Mars, une meilleure technologie sera nécessaire.

Auteur principal Alvaro Romero Calvo, récent Ph.D. « Sur la Station spatiale internationale, l’oxygène est généré à l’aide d’une cellule d’électrolyse qui divise l’eau en hydrogène et en oxygène, mais il faut ensuite éliminer ces gaz du système », explique le diplômé de l’Université du Colorado à Boulder. Le chercheur de la NASA, Ames, a conclu que l’adaptation de la même structure lors d’un voyage vers Mars entraînerait des pénalités de masse et de fiabilité si importantes qu’il serait insensé de l’utiliser.

« La séparation de phase efficace dans les environnements à faible gravité est un obstacle à l’exploration spatiale humaine et est connue depuis les premiers vols dans l’espace dans les années 1960 », déclare le Dr Katharina Brinkert du Département de chimie et du Centre de technologie spatiale appliquée de l’Université de Warwick. et microgravité (ZARM) en Allemagne Pour un système de survie à bord du vaisseau spatial et de la Station spatiale internationale (ISS) où l’oxygène est produit pour l’équipage dans des systèmes d’électrolyseurs d’eau et nécessite une séparation de l’électrode et de l’électrolyte liquide.

Le principal problème est la flottabilité.

Imaginez un verre de soda. Sur Terre, des bulles de dioxyde de carbone2 Ils flottent rapidement vers le haut, mais en l’absence de gravité, ces bulles n’ont nulle part où aller. Au lieu de cela, ils restent en suspension dans le liquide.

La NASA utilise actuellement des centrifugeuses pour éjecter les gaz, mais ces machines sont grandes et nécessitent une masse, une énergie et une maintenance importantes. Pendant ce temps, l’équipe a mené des expériences prouvant que les aimants peuvent atteindre les mêmes résultats dans certains cas.

Bien que les forces magnétiques soient bien connues et comprises, leur utilisation par les ingénieurs dans applications spatiales Il n’a pas été entièrement exploré car la gravité rend difficile la démonstration de la technologie sur Terre.

Entrez dans le Centre de technologie spatiale appliquée et de microgravité (ZARM) en Allemagne. Là, Brinkert, qui mène des recherches en cours financées par le Centre aérospatial allemand (DLR), a dirigé l’équipe dans des tests expérimentaux réussis dans une installation spéciale de tour de chute qui simule les conditions de microgravité.

Ici, les groupes ont développé une procédure pour séparer les bulles de gaz des surfaces des électrodes dans des environnements de microgravité générés pendant 9,2 secondes dans une Bremen Drop Tower. Cette étude démontre pour la première fois que des bulles de gaz peuvent être « attirées » et « repoussées » par un simple aimant néodyme en microgravité en les immergeant dans différents types de solutions aqueuses.

La recherche pourrait ouvrir de nouveaux horizons pour les scientifiques et les ingénieurs développant des systèmes d’oxygène et plus encore recherche spatiale qui impliquent des changements de phase du liquide au gaz.

Le Dr Brinkert déclare : « Ces effets ont de graves conséquences pour le développement ultérieur des systèmes de séparation de phase, tels que les vols spatiaux long-courriers, ce qui indique que l’efficacité de l’oxygène, par exemple, production d’hydrogène Dans les systèmes d’électrolyseurs d’eau (photo), cela peut être réalisé même en l’absence presque totale de force flottante. « 

Le professeur Hanspeter Schaub de l’Université du Colorado à Boulder déclare : « Après des années de recherche analytique et informatique, la possibilité d’utiliser cette incroyable tour de chute en Allemagne a fourni des preuves concrètes que ce concept fonctionnera à partir de zéro. Cosmos environnement. »


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Plus d’information:
Alvaro Romero Calvo et al., Séparation magnétique en microgravité, microgravité npj (2022). DOI : 10.1038 / s41526-022-00212-9

Introduction de
Université de Warwick

la citation: Making Oxygen with Magnets Can Help Astronauts Breathe Easier (2022, 12 août) Récupéré le 12 août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-oxygen-magnets-astronauts-easy.html

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Jacinthe Poulin

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