Вчені запропонували добувати кисень з атмосфери Марса

Плани з освоєння Марса є і у Європейського космічного агентства (програма ExoMars), і у NASA і SpaxeX (Red Dragon): першу пілотовану місію планують вже на 2022 рік; з неї повинна початися колонізація Червоної планети. Атмосфера Марса непридатна для дихання, тому однією з перших проблем, яку належить вирішити організаторам марсіанських експедицій, стане проблема джерела кисню. Група фізиків з університетів Порту і Лозанни запропонувала елегантне рішення: отримувати кисень з вуглекислого газу Марса за допомогою низькотемпературної плазми.

При взаємодії з низькотемпературної плазмою хімічні зв’язки між атомами в молекулі вуглекислого газу рвуться з утворенням іонів, які потім рекомбінують з утворенням інших з’єднань. При певних умовах продуктами стають кисень (O2) і чадний газ (монооксид вуглецю, CO). Цей процес автори роботи, опублікованої в Plasma Sources Science and Technology, вони пропонують використовувати для отримання кисню безпосередньо з атмосфери Червоної планети. Сировини на Марсі досить: вуглекислий газ (CO2) становить 96% марсіанської атмосфери.

На Землі для проведення цієї реакції потрібні низькі температура і тиск. Автори статті відзначають, що марсіанські умови відрізняються від земних: тиск у поверхні планети становить 1/110 земного, а середня температура – -60 ° С, тому ні холодильники, ні камери низького тиску для отримання кисню з вуглекислого газу не будуть потрібні. Це важливо: чим менше енергоємних приладів, тим легше доведеться майбутнім колоністам.

Генератор, який одержує розряди постійного струму, створює іонізований газ, заряджені частинки якого руйнують подвійний зв’язок C = O в молекулі вуглекислого газу двома способами: (1) повністю розриваючи її за рахунок кулонівського тяжіння зарядів, або (2) підвищуючи кінетичну енергію окремих атомів, тим самим стимулюючи антисиметричне коливання атомів кисню щодо центрального атома вуглецю і розрив однієї з подвійних зв’язків з подальшим утворенням молекул кисню і чадного газу. У низькотемпературній плазмі при зниженому тиску енергія заряджених частинок, як правило, недостатньо велика для першого процесу, тому плазмохімічний процес прямує по другому шляху. Холод і низький тиск Марса також повинні направити процес у бік утворення кисню і чадного газу;

Автори дослідження відзначають, що побічний продукт реакції, монооксид вуглецю, можна використовувати як ракетне паливо. Крім того, холод і низький тиск на Марсі сповільнять процес зворотного окислення чадного газу до вуглекислого, який представляє деяку проблему в земних умовах.