Искусственный фотосинтез - ключ к жизни за пределами Земли
Жизнь на Земле обязана своим существованием фотосинтезу — процессу, которому 2,3 миллиарда лет. Эта чрезвычайно увлекательная (и до сих пор не до конца изученная) реакция позволяет растениям и другим организмам собирать солнечный свет, воду и углекислый газ, превращая их в кислород и энергию в виде сахара. Фотосинтез настолько неотъемлемая часть функционирования Земли, что мы принимаем его как должное. Но когда мы смотрим за пределы нашей планеты в поисках мест для исследования и поселения, становится очевидным, насколько редким и ценным является этот процесс. Как мы с коллегами исследовали в новой статье, опубликованной в Nature Communications, недавние достижения в создании искусственного фотосинтеза вполне могут стать ключом к выживанию и процветанию вдали от Земли.
Потребность человека в кислороде затрудняет космические путешествия. Ограничения по топливу ограничивают количество кислорода, которое мы можем взять с собой, особенно если мы хотим совершить дальние путешествия на Луну и Марс. Путешествие на Марс в один конец обычно занимает порядка двух лет, а это означает, что мы не можем легко отправлять запасы ресурсов с Земли. Уже есть способы производить кислород путем переработки углекислого газа на Международной космической станции. Большая часть кислорода на МКС поступает в результате процесса, называемого «электролиз», в котором электричество от солнечных панелей станции используется для разделения воды на газообразный водород и газообразный кислород, которыми дышат астронавты. На ней также есть отдельная система, преобразующая углекислый газ, которым дышат астронавты. в воду и метан.
Но эти технологии ненадежны, неэффективны, тяжелы и сложны в обслуживании. Процесс генерации кислорода, например, требует около одной трети всей энергии, необходимой для работы всей системы МКС, поддерживающей «экологический контроль и жизнеобеспечение». Поэтому поиск альтернативных систем, которые можно было бы использовать на Луне и в полетах на Марс, продолжается. Одна из возможностей состоит в том, чтобы собирать солнечную энергию (которой в космосе предостаточно) и напрямую использовать ее для производства кислорода и рециркуляции углекислого газа только в одном устройстве. Единственным другим входом в такое устройство будет вода — подобно процессу фотосинтеза, происходящему в природе. Это позволит обойти сложные установки, в которых два процесса сбора света и химического производства разделены, как на МКС.
Это интересно, поскольку может уменьшить вес и объем системы — два ключевых критерия для освоения космоса. Но это было бы и эффективнее. Мы могли бы использовать дополнительную тепловую (тепловую) энергию, выделяющуюся в процессе улавливания солнечной энергии, непосредственно для катализа (зажигания) химических реакций, тем самым ускоряя их. Более того, сложная проводка и техническое обслуживание могут быть значительно сокращены. Мы разработали теоретическую основу для анализа и прогнозирования производительности таких интегрированных устройств «искусственного фотосинтеза» для приложений на Луне и Марсе. Вместо хлорофилла, отвечающего за поглощение света растениями и водорослями, в этих устройствах используются полупроводниковые материалы, на которые можно наносить непосредственно простые металлические катализаторы, поддерживающие желаемую химическую реакцию.
Наш анализ показывает, что эти устройства действительно могли бы дополнить существующие технологии жизнеобеспечения, такие как блок генератора кислорода, используемый на МКС. Это особенно актуально в сочетании с устройствами, которые концентрируют солнечную энергию для обеспечения реакции (в основном это большие зеркала, которые фокусируют падающий солнечный свет). Есть и другие подходы. Например, мы можем производить кислород непосредственно из лунного грунта (реголита). Но для этого нужны высокие температуры. Устройства искусственного фотосинтеза, с другой стороны, могут работать при комнатной температуре и давлениях, характерных для Марса и Луны. Это означает, что их можно использовать непосредственно в местах обитания и использовать воду в качестве основного ресурса.
Это особенно интересно, учитывая оговоренное присутствие ледяной воды в лунном кратере Шеклтона, который является предполагаемой площадкой для посадки в будущих лунных миссиях. На Марсе атмосфера почти на 96% состоит из углекислого газа, что кажется идеальным для устройства искусственного фотосинтеза. Но интенсивность света на красной планете слабее, чем на Земле из-за большего расстояния от Солнца. Так не будет ли это проблемой? Мы фактически рассчитали интенсивность солнечного света, доступную на Марсе. Мы показали, что действительно можем использовать эти устройства там, хотя солнечные зеркала становятся еще более важными. Эффективное и надежное производство кислорода и других химических веществ, а также утилизация углекислого газа на борту космических кораблей и в местах обитания — это огромная проблема, которую нам необходимо решить для долгосрочных космических миссий.
Существующие системы электролиза, работающие при высоких температурах, требуют значительных затрат энергии. А устройства для преобразования углекислого газа в кислород на Марсе все еще находятся в зачаточном состоянии, независимо от того, основаны они на фотосинтезе или нет. Поэтому необходимо несколько лет интенсивных исследований, чтобы использовать эту технологию в космосе. Копирование основных фрагментов природного фотосинтеза может дать нам некоторые преимущества, помогая реализовать их в недалеком будущем. Доходы были бы огромными. Например, мы могли бы создать искусственную атмосферу в космосе и производить химические вещества, необходимые для долгосрочных миссий, такие как удобрения, полимеры или фармацевтические препараты.
Кроме того, идеи, которые мы получаем при разработке и производстве этих устройств, могут помочь нам решить проблему экологически чистой энергии на Земле. Нам повезло, что у нас есть растения и водоросли для производства кислорода. Но устройства искусственного фотосинтеза можно использовать для производства топлива на основе водорода или углерода (вместо сахаров), открывая зеленый путь для производства богатых энергией химических веществ, которые мы можем хранить и использовать в транспорте. Исследование космоса и наша будущая энергетическая экономика имеют очень похожую долгосрочную цель: устойчивость. Устройства искусственного фотосинтеза вполне могут стать ключевой частью его реализации.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Грузовое судно столкнулось с чем-то подводным

Жительница Луизианы сняла странный свет

Завораживающие циклоны на Юпитере

Земные радиоволны записывают с Луны

Коммерциализация Луны как следующий шаг в космогонке

Люди в черном скрывают информацию об НЛО

Мы не одиноки в документальном фильме 'Встречи с НЛО'

На Земле существует развитая стелс-цивилизация

НЛО могли выводить из строя американские ракеты

НЛО пролетает над улицами в Иране

Озеро под ледяной шапкой Марса маловероятно

Первое обнаружение отрицательных ионов на Луне

Поправки в закон США помогут легализовать НЛО

Последнее столкновение Млечного Пути произошло недавно

Простой логический вопрос поставил в тупик ИИ

Самое достоверное наблюдение НЛО в Техасе

Сериал 'Паранормальное явление' расскажет о НЛО в Британии

Терморегулирующее устройство для долговечности лунохода

Уфологический тур по Смитсоновскому музею авиации

Япония начинает расследование по поводу НЛО

Лучшие аниме для просмотра с родителями

ТОП аниме, где главный герой самый сильный

Аниме 2023. Новые горизонты и возвращение классики

Топ комедийных аниме, которые заставят вас улыбнуться

Романтические аниме, которые тронут сердце. Вечная любовь на экране

Аниме, как один из популярных жанров современных мультфильмов

Близкие встречи третьего рода в Пайн-Буше

Деревня, которая видела пришельцев

Добыча карбонатов на Марсе

Доказательства ядерной войны в древности

ИИ может помочь в обучении этике

Наблюдения НЛО чаще происходят в одной части США

НАСА планирует построить телескоп для поиска обитаемых миров

НЛО поднял в воздух автомобиль

Новый инструмент для поиска признаков жизни на экзопланетах

Первичные черные дыры могут объяснить часть темной материи

Планеты формируются в газовых и пылевых дисках

Правительство США и инопланетяне находятся в сговоре с Google

Пять загадочных древних артефактов

Расследование НЛО началось в Японии

Редактирование генов выведет биотехнологии на новый уровень

Следы бигфута нашли недалеко от Лексингтона в Кентукки

Телескоп Джеймса Уэбба переписывает учебники астрономии

Удалось ли НЛО обезвредить американские ракеты

Что мы знаем о первых галактиках

Экзотические черные дыры - побочный продукт темной материи

В некоторых районах штата Нью-Йорк был замечен огненный шар

Врата в ад в Сибири быстро расширяются

Высокопоставленный политик столкнулась с людьми в черном

Документальный фильм об НЛО 'Они здесь'

Есть ли жизнь на планетезимали Аррокот

Игрок Макс Кросби утверждает, что видел НЛО

Компьютер из человеческого мозга решит много проблем

Космический лифт скоро будет построен

НЛО наведались на базу ВВС после взрыва ядерного оружия

НЛО пролетел над улицами Ирана

Новый материал показывает повреждения люминесценцией

Новый подход для обнаружения гравитационных волн

Обнаружен самый медленный пульсар

Охотник за паранормальными явлениями

Потепление на Земле происходит рекордными темпами

Сообщение о наблюдении НЛО поступило из Тегерана

Странная экзопланета не хочет терять свою атмосферу

У астрономов появился новый способ обойти атмосферу

Уфолог обнаружил еще мумии инопланетян

Что такое Зона 51 и что там на самом деле происходит

База данных для прогнозирования метеоритной опасности

В тот день в Олни были замечены НЛО

Игроки НФЛ видели НЛО на обратном пути из Майами

Истории о демонических псах и Адских гончих

Когда правительству США придется раскрыть секреты НЛО

Мужчина строит гигантский замок со шпилем в виде дракона

На пути к проверке квантового поведения гравитации

НЛО - гигантские муравьи, летающие в муравейниках

Открыли новый способ левитации воды

Очевидцы НЛО тайнственно исчезают

Парламентарии призывают не сбрасывать со счетов НЛО

Рационалистическое отрицание НЛО не позволяет уловить суть

Рецензия министерства обороны на сценарий уфолога

Создали плёнку для очков, позволяющую видеть в темноте

Спилберг готовит оригинальный фильм о НЛО

Странный прерывистый радиосигнал из космоса

Элемент, необходимый для самообновления стволовых клеток

Ядерные технологии Гейтса могут быть превращены в оружие

Японская компания планирует построить космолифт

Японские законодатели изучают угрозу, связанную с НЛО

Антивселенная объясняет ускоренное расширение нашей

Антимонопольное расследование в отношении ИИ-гигантов

Гора Рейнир хранит множество загадок

Как найти другие Земли

Какое влияние оказывает озон на экзопланеты

Квантово-акустический сдвиг в странных металлах

Когда мы узнаем все секреты инопланетян

Крайний срок раскрытия информации о НЛО установлен

Несколько игроков НФЛ видели НЛО

НЛО представляют угрозу безопасности

Новое представление о формировании лунного базальта

От AATIP к NPSMS. Тайны продолжают раскрываться

Охотники за полярным сиянием обнаружили Стива

Очевидцы исчезли после визита зловещих людей в черном

Планы на проведение уфо-фестиваля в Розуэлле

Разведка потенциально обитаемых миров

Системы охлаждения электроники для космозондов

Угрозы безопасности, связанные с НЛО

Флаг Китая развернут на обратной стороне Луны

Япония является горячей точкой для НЛО

В небе над Крымом увидели яркое знамение

Ведущие разработчики ИИ всеми силами уклоняются от надзора

Вера людей в науку оказалась результатом чужих слов

Внутренняя жизнь кротовых нор

Гоблины выгнали полицейских из участка

Загадка ребенка у мемориала жертвам теракта

Загадки Патомского кратера

Звезда несколько раз пережила встречу с черной дырой

ИИ легко может уничтожить человечество

Найден способ ускорить работу ИИ на 10-15%

Не надо сбрасывать со счетов наблюдения НЛО

Небоскребы высотой в километр станут мощными батареями

Облака замечены на экзопланете у Беты Живописца

Обнародованы предсказания на 2025 год

Опасность ИИ для человечества преувеличена

Угрозу безопасности от НЛО проанализируют

Ученым запретили расследовать случаи неизвестного заболевания

Что за НЛО заметили в небе над Екатеринбургом

Экзопланета медленно, но верно приближается к звезде

Экзотические черные дыры побочный продукт темной материи

Где почитать качественные истории про призраков и привидений

Аварийная посадка инопланетян в Лас-Вегасе

В Коннектикуте состоится конференция по криптидам и НЛО

Горячая и скалистая экзопланета, похожая на сверхземлю

Гравитационные волны и геометрия пространства-времени

Игрок НФЛ рассказал о встрече с НЛО возле Зоны 51

Коллекция 'Фамильные драгоценности' ЦРУ

Корпорация Майкрософт нарушает конфиденциальность детей

Люди видят не НЛО, а мусор и китайские фонарики

НЛО на самом деле являются гигантскими муравейниками

Обнаружили объект, которого не должно быть

Основа для построения квантовых сферических кодов

Переосмысление механизма Хиггса

Правительство США готовится раскрыть секреты инопланетян

Празднование Всемирного дня НЛО

Рентгеновское зрение, позволяющее заглянуть внутрь кристалла

Сила пугающего паранормального хищника

Состояние глобальной навигационной спутниковой системы

Такер Карлсон делится страхами перед НЛО

Уфологическая ярмарка прошла в Пайн-Буше

Японские законодатели изучают угрозу от НЛО

Астроном не исключает существования внеземной жизни

Вундеркинд с Марса вызывает много вопросов

Двоечники чаще используют ИИ для выполнения заданий

ИИ AlphaFold3 может стать революционным для медицины

Инопланетяне совершили аварийную посадку

Китай вывел на орбиту еще один загадочный объект

Компания OpenAI не до конца понимает, как работает ИИ

Крупнейшие взрывы привели к образованию жизни

Летающие тарелки и похищения инопланетянами

Мировую элиту обвинили в каннибализме

Молекулы довели до нового предела ультрахолодности

НЛО замечен на авиашоу Голубые ангелы

Охотники на Несси сделают все возможное в поисках

Положения, регулирующие освоение космоса

Самая удаленная галактика из когда-либо наблюдавшихся

Сдвиг в эволюции реки Нил во времена Древнего Египта

Труп неизвестного существа нашли в лесу у Визимьяр

Туристы съезжаются в Шотландию на поиски Несси

Устройства для сбора акустической энергии

Уфологические книги стали подделывать

Экономия на съемке брит-мила. Временная радость или пожизненное разочарование

ГЛОНАСС отслеживание. Преимущества использования системы

Разработка проектов рекультивации нарушенных земель. Законодательные аспекты и этапы реализации

Септик без откачки для дома. Преимущества автономной канализации, принцип работы, выбор и установка

Астрономы обнаружили самую удаленную галактику

Внутри дома ужасов как из фильма Техасская резня бензопилой

Внутри Урана и Нептуна скрывается необычная молекула

Воронежцев поразили НЛО-облака

ИИ помогает понять суть космических взрывов

Инопланетяне совершили аварийную посадку в Лас-Вегасе

Инцидент в Розуэлле разгадан

Криовулканизм. Поиски жизни за пределами Земли

Марсианские метеориты дают массу информации

Масштабные поиски Несси могут стоить миллионы

Над Кейптауном образовалось необычное красное облако

Новый алгоритм глубокого обучения может найти Землю 2.0

Огни Феникса. Все, что нужно знать

Открытие инопланетян может усилить религиозный раскол

Планы НАСА по исследованию Луны и Марса

Подписка на новости
Наверх