Onder de vele uitdagingen met een Mars-reis, een van de meest dringende is:hoe kun je genoeg brandstof krijgen om het ruimtevaartuig terug naar de aarde te laten vliegen?

Houlin Xin, een assistent-professor in natuurkunde en sterrenkunde, misschien een oplossing hebben gevonden.

Hij en zijn team hebben een efficiëntere manier ontdekt om op methaan gebaseerde raketbrandstof theoretisch te maken op het oppervlak van Mars. die de terugreis haalbaarder kunnen maken.

De nieuwe ontdekking komt in de vorm van een zinkkatalysator met één atoom die het huidige tweestapsproces zal synthetiseren tot een eenstapsreactie met behulp van een compacter en draagbaarder apparaat.

"Het zink is in wezen een geweldige katalysator, "zegt Xin. "Het heeft tijd, selectiviteit en draagbaarheid - een groot pluspunt voor ruimtereizen."

Het proces van het maken van op methaan gebaseerde brandstof is eerder getheoretiseerd, aanvankelijk door Elon Musk en Space X. Het maakte gebruik van een zonne-infrastructuur om elektriciteit op te wekken, resulterend in de elektrolyse van koolstofdioxide, die, wanneer gemengd met water van het ijs op Mars, produceert methaan.

Dit proces, bekend als het Sabatier-proces, wordt gebruikt op het internationale ruimtestation om ademende zuurstof uit water te produceren. Een van de belangrijkste problemen met het Sabatier-proces is dat het een procedure in twee fasen is die grote faculteiten vereist om efficiënt te werken.

De door Xin en zijn team ontwikkelde methode zal anatomisch gedispergeerd zink gebruiken om als een synthetisch enzym te werken. het katalyseren van de kooldioxide en het initialiseren van het proces. Dit vereist veel minder ruimte en kan methaan efficiënt produceren met materialen en onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die op het oppervlak van Mars.

"Het proces dat we hebben ontwikkeld omzeilt het water-naar-waterstofproces, en zet CO . in plaats daarvan efficiënt om ₂ in methaan met hoge selectiviteit, ' zegt Xin.

Momenteel, raketten gemaakt door Lockheed en Boeing gebruiken vloeibare waterstof als brandstof voor de raketten. Hoewel het goedkoop en effectief is, deze brandstofbron heeft zijn nadelen. Vloeibare waterstof laat koolstofresten achter in de motor van de raket, die na elke lancering moet worden schoongemaakt; iets dat onmogelijk zou zijn op Mars.

Space X en Elon Musk hebben een op methaan gebaseerde motor ontwikkeld en testen deze momenteel. bekend als de Space X Raptor. Raptor zal de volgende generatie ruimtevaartuigen van Space X, Starship en Super Heavy, aandrijven. Momenteel, geen van beiden in een baan om de aarde zijn gekomen, en slechts één heeft consequent de vlucht genomen.

Ondanks de doorbraak het door Xin ontwikkelde proces is verre van implementatie. Momenteel hebben ze alleen een "proof of concept, " wat betekent dat hoewel het is getest en bewezen in een laboratorium, het moet nog worden getest in echte wereld- of planeetomstandigheden.

"Er is veel engineering en onderzoek nodig voordat dit volledig kan worden geïmplementeerd, " zegt hij. "Maar de resultaten zijn veelbelovend."