Een mogelijk betere manier om zuurstof voor astronauten in de ruimte te maken met behulp van magnetisme, is voorgesteld door een internationaal team van wetenschappers, waaronder een chemicus van de Universiteit van Warwick.

De conclusie is van nieuw onderzoek naar magnetische fasescheiding in microzwaartekracht gepubliceerd in npj Microgravity door onderzoekers van de University of Warwick in het Verenigd Koninkrijk, University of Colorado Boulder en Freie Universität Berlin in Duitsland.

Astronauten aan boord van het internationale ruimtestation en andere ruimtevoertuigen laten ademen is een ingewikkeld en kostbaar proces. Als mensen toekomstige missies naar de maan of Mars plannen, zal er betere technologie nodig zijn.

Hoofdauteur Álvaro Romero-Calvo, een recente Ph.D. afgestudeerd aan de Universiteit van Colorado Boulder, zegt dat "op het internationale ruimtestation zuurstof wordt gegenereerd met behulp van een elektrolytische cel die water splitst in waterstof en zuurstof, maar dan moet je die gassen uit het systeem krijgen. Een relatief recente analyse van een onderzoeker bij NASA Ames concludeerde dat het aanpassen van dezelfde architectuur tijdens een reis naar Mars zulke grote massa- en betrouwbaarheidsstraffen met zich mee zou brengen dat het geen zin zou hebben om het te gebruiken."

Dr. Katharina Brinkert van de University of Warwick Department of Chemistry and Centre for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) in Duitsland zegt dat "efficiënte fasescheiding in omgevingen met verminderde zwaartekracht een obstakel is voor menselijke verkenning van de ruimte en bekend is sinds de eerste vluchten naar de ruimte in de jaren 1960. Dit fenomeen is een bijzondere uitdaging voor het levensondersteunende systeem aan boord van ruimtevaartuigen en het International Space Station (ISS), aangezien zuurstof voor de bemanning wordt geproduceerd in waterelektrolysesystemen en gescheiden moet worden van de elektrode en vloeibare elektrolyt."

Het onderliggende probleem is het drijfvermogen.

Stel je een glas frisdrank voor. Op aarde, de bellen van CO₂ drijven snel naar de top, maar bij afwezigheid van de zwaartekracht kunnen die bubbels nergens heen. In plaats daarvan blijven ze in de vloeistof gesuspendeerd.

NASA gebruikt momenteel centrifuges om de gassen eruit te persen, maar die machines zijn groot en vereisen een aanzienlijke massa, kracht en onderhoud. Ondertussen heeft het team experimenten uitgevoerd die aantonen dat magneten in sommige gevallen dezelfde resultaten kunnen opleveren.

Hoewel diamagnetische krachten algemeen bekend en begrepen zijn, is het gebruik ervan door ingenieurs in ruimtetoepassingen nog niet volledig onderzocht, omdat zwaartekracht het moeilijk maakt om de technologie op aarde aan te tonen.

Betreed het Centrum voor Toegepaste Ruimtetechnologie en Microzwaartekracht (ZARM) in Duitsland. Daar leidde Brinkert, die doorlopend onderzoek heeft gefinancierd door het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR), het team in succesvolle experimentele tests in een speciale drop-torenfaciliteit die microzwaartekrachtomstandigheden simuleert.

Hier hebben de groepen een procedure ontwikkeld om gasbellen los te maken van elektrode-oppervlakken in omgevingen met microzwaartekracht die zijn gegenereerd voor 9,2 seconden bij de Bremen Drop Tower. Deze studie toont voor het eerst aan dat gasbellen kunnen worden 'aangetrokken' en 'afgestoten' van een eenvoudige neodymiummagneet in microzwaartekracht door deze onder te dompelen in verschillende soorten waterige oplossingen.

Het onderzoek zou nieuwe wegen kunnen openen voor wetenschappers en ingenieurs die zuurstofsystemen ontwikkelen, evenals ander ruimteonderzoek met faseveranderingen van vloeistof naar gas.

Dr. Brinkert zegt dat "deze effecten enorme gevolgen hebben voor de verdere ontwikkeling van fasescheidingssystemen, zoals voor langdurige ruimtemissies, wat suggereert dat efficiënte zuurstof- en bijvoorbeeld waterstofproductie in water (foto-)elektrolysesystemen kan worden bereikt zelfs in de bijna afwezigheid van de drijvende kracht."

Professor Hanspeter Schaub van de Universiteit van Colorado Boulder zegt dat "na jaren van analytisch en computationeel onderzoek, het gebruik van deze verbazingwekkende drop-toren in Duitsland het concrete bewijs leverde dat dit concept zal functioneren in de nul-g-ruimteomgeving." + Verder verkennen

Rusland zegt het programma van het International Space Station te verlaten. Wat betekent dat?