科学者たちは、火星の生命維持装置に亀裂が入った可能性があると考えている。

May 24, 2023

研究者らは、直接的な光化学反応により、人類が火星や月に長期居住するために必要な酸素と水素を供給できる可能性があることを発見した。

国際宇宙ステーション (ISS) は、水から酸素を得るために太陽光発電による水電解装置を利用しています。 しかし、太陽光を電気に変換し、次に水の電気分解に電気を使用するという 2 段階のプロセスにはコストがかかります。

今週発表された論文によると、ISSの環境制御・生命維持システムのエネルギー予算4.6kWのうち約1.5kWが、電気分解に依存する酸素発生器アセンブリ（OGA）によって使い果たされているという。 『Nature Communications』誌に掲載された研究によれば、このアプローチは将来の宇宙探査や居住という観点からは行き詰まりだったという。

高いエネルギー需要に加えて、OGAと二酸化炭素削減アセンブリは「現在ISSに設置されているが、老朽化、非効率、または老朽化したコンパートメントのため、悪名高く扱いにくく、故障しやすいという課題を抱えている」と同報告書は述べた。

代替アプローチとして、ウォーリック大学の触媒学の主任研究員であるカタリーナ・ブリンカート助教授は、長期生存の可能性を助ける光電気化学（PEC）デバイスの実行可能性を評価しました。

PEC デバイスは、半導体材料を使用して太陽エネルギーを化学エネルギーに直接変換し、中間の電力生成を必要とせずに水素と酸素を生成します。 この技術は持続可能なエネルギー問題に役立つ可能性があるため、地球上では熱心に研究されていますが、宇宙での可能性はまだ研究されていません。

「この研究は、月と火星の生息地でPEC装置を応用するための理論的基礎を確立することを目指しており、酸素の生成と二酸化炭素のリサイクルにPEC装置を利用する実現可能性を探る最初の試みとなる」とブリンカート氏は論文で述べた。

研究者らは、それは可能だが、いくつかの注意点があると結論づけた。

「PECデバイスの高い長期効率と電力密度は、現在進行中の地上での研究活動に依然として不可欠な部分であるが、これらのデバイスの応用が地球を超えて、有人宇宙探査の実現に潜在的に貢献できることを我々は示した」と論文では述べている。言った。

この研究では、現場資源利用（ISRU）、つまり着陸した場所で何が見つかるかを使用して、PECデバイスを地球外居住地に構築できるかどうかも検討しました。

「デバイスの構造には、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利用でき、最終的には必要な材料を ISRU 経由で製造することができます。さらに、我々は、PEC デバイスが微小重力環境でも効率的に動作できることを以前に実証しており、理論的には分析の結果、適切にスケールアップできることが示唆されています」と研究では述べられています。 ®

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