科学者は火星で呼吸可能な空気を生成する新しい方法を模索します

Mar 17, 2023

ロボットを他の惑星に送ることは、呼吸可能な空気を必要としないため便利ですが、それが見つかった場所は地球だけです。 NASA や他の宇宙機関が有人火星ミッションに向けて取り組み始めているため、私たちは人類のやっかいな酸素需要に立ち向かわなければなりません。 ウォリック大学の新しい研究は、火星探査では従来の酸素発生器アプローチを廃止し、代わりに酸素を発生させるためにより単純な光電気化学デバイスに依存する必要があることを示唆しています。

今週ネイチャー誌に掲載された研究によると、国際宇宙ステーションにあるような酸素発生器アセンブリ（OSA）は、ステーション用の酸素を生成するのに十分であるという。 しかし、これらのシステムは扱いにくく、故障しやすいことで知られています。 光電気化学は、長期にわたる人類の火星探査と生存のために、より信頼性の高い選択肢を提供する可能性がある。

OGA は水の電気分解を使用して酸素を生成しますが、これはかなり非効率なプロセスであり、それだけで ISS で 1.5kW の電力を消費します。 これは、生命維持制御システムによって使用される合計 4.7kW のうちのかなりの部分を占めます。 このシステムは、水に電流を流すために生成された電力に依存していますが、光電気化学 (PEC) システムではその必要がありません。

PEC ベースの酸素生成では、半導体材料を使用して、電気を生成することなく、太陽エネルギーから水を水素と酸素ガスに分解します。 このため、PEC は地球のために何ができるのか、持続可能なエネルギー研究者の間で話題になっていますが、同様のハードウェアが宇宙飛行士に酸素を供給できない理由はありません。 新しい研究では、火星と月の太陽の放射がどのようにPECデバイスをサポートするかを調査し、それが微重力下で動作し、必要に応じて拡張できる人類の生命維持への実行可能なアプローチであると結論付けました。 ただし、現在の PEC テクノロジーは、宇宙船に実装する前に、より効率的でコンパクトになる必要があります。 ただし、地球上に大規模な生命維持システムを構築する必要はないかもしれません。

地球から打ち上げられる 1 オンスごとにコストがかかるため、航空宇宙関連企業は現場での資源利用 (ISRU) への関心が高まっています。 それは、地球からすべてを輸送するのではなく、目的地で資材を使用するというミッションを設計することを意味します。 たとえば、NASA は火星の土壌を建築材料として使用することを検討しており、宇宙飛行士が月から水の氷をどのように採取できるかを研究するプロジェクトが多数あります。 JPLはまた、探査機パーサヴィアランスを使った実験を開始し、木1本と同量の酸素を生成できることを示した。 同様に、研究者らは月と火星で PEC ハードウェアを構築および維持する方法を調査しました。 「装置の構造には、月や火星で入手可能なさまざまな半導体や電極触媒材料を活用することができ、最終的には必要な材料をISRU経由で製造できるようになる」と研究では述べている。