Trong ngữ cảnh: Bất chấp những mục tiêu cao cả do NASA và các cơ quan vũ trụ khác đặt ra với chương trình Artemis, việc khám phá không gian bên ngoài và sự hiện diện lâu dài của con người trên Mặt trăng và các hành tinh khác vẫn còn là một chặng đường dài. Có rất nhiều điều chưa biết, bắt đầu từ vấn đề tài nguyên và nhu cầu duy trì sự sống ở những nơi mà không con người nào có thể tự mình tồn tại.
Nghiên cứu mới được xuất bản bởi Thiên nhiên khám phá một cách tiếp cận mới cho vấn đề tài nguyên đã nói ở trên, nói rằng công nghệ mà con người đã sử dụng cho đến nay để sống trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) không bị cắt bỏ cho bất kỳ thứ gì khác ngoài tiền đồn quay quanh quỹ đạo. Các phi hành gia sẽ cần một thứ gì đó khác biệt để sống trên Mặt trăng hoặc Sao Hỏa, và các nhà khoa học nghĩ rằng các thiết bị quang điện hóa có thể là con đường để đi.
Được viết bởi trợ lý giáo sư tại trường đại học Warwick Katharina Brinkert, bài báo nói rằng khoảng 1,5 kW trong tổng ngân sách năng lượng 4,6 kW của Hệ thống hỗ trợ sự sống và kiểm soát môi trường trên ISS hiện đang được sử dụng để tạo ra oxy thông qua quá trình điện phân dựa trên quang điện. Cụm máy tạo oxy (OGA) trên trạm vũ trụ sử dụng dòng điện trực tiếp để tạo ra phản ứng hóa học không tự phát, tách các phân tử oxy khỏi hydro để các phi hành gia thực sự có thể hít thở trong không gian.
Quá trình hai giai đoạn của hệ thống OGA (chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng và sau đó sử dụng điện năng cho quá trình điện phân) rất tốn kém, cồng kềnh và dễ bị hỏng hóc, vì vậy nó sẽ trở thành gánh nặng trong các sứ mệnh không gian dài hơn ở xa Trái đất hơn. Một cách tiếp cận khác do Brinkert và các đồng nghiệp đề xuất là sử dụng các thiết bị quang điện hóa (PEC) thay cho các máy điện phân quang điện.
So với OGA, thiết bị PEC sẽ dựa trên quy trình một giai đoạn được thiết kế để chuyển đổi năng lượng mặt trời trực tiếp thành năng lượng hóa học. Vật liệu bán dẫn sẽ biến bức xạ điện từ thành oxy và hydro mà không cần sản xuất điện trung gian. Công nghệ PEC đang được nghiên cứu tại đây trên Trái đất như một giải pháp tiềm năng cho sự nóng lên toàn cầu và hiện tượng của nó. thảm họa nhuốm màu da camnhưng nó cũng có thể hoạt động rất tốt trong không gian.
Bài báo nghiên cứu thiết lập “nền tảng lý thuyết cho việc áp dụng các thiết bị PEC trong môi trường sống trên Mặt trăng và Sao Hỏa”, khám phá tính khả thi của các máy PEC được thiết kế đặc biệt để sản xuất oxy và tái chế carbon dioxide trên những vùng đất xa lạ, xa lạ này.
Bài báo kết luận rằng phương pháp quang điện hóa có vẻ hợp lệ, mặc dù vẫn còn một số vấn đề. Các nỗ lực nghiên cứu vẫn đang tiếp tục về hiệu quả lâu dài và “mật độ năng lượng” của các thiết bị PEC, trong khi “Sử dụng tài nguyên tại chỗ” (có nghĩa là sử dụng vật liệu bạn có thể tìm thấy trên Mặt trăng hoặc Sao Hỏa để chế tạo các máy PEC đó) và khả năng làm việc trong điều kiện vi trọng lực dường như ít gặp vấn đề hơn.