Дослідники під керівництвом колишнього головного технолога NASA сподіваються запустити супутник, що працює на воді в якості джерела палива. Група Корнелльського університету і Мейсон Пек хочуть, щоб їх пристрій став першим CubeSat (це такі невеликі супутники розміром зі взуттєву коробку), який вийде на орбіту Місяця і при цьому продемонструє потенціал води в якості джерела палива космічного апарату. Це безпечна і стабільна речовина досить поширена навіть у космосі і могла б знайти ще більш широке використання на Землі, раз вже ми шукаємо альтернативу викопному паливу.
Поки ми не розробимо варп-двигун або іншу футуристичну рухову систему, наші космічні подорожі, ймовірно, значною мірою будуть залежати від ракет на тому паливі, що поширено зараз. Вони працюють за рахунок спалювання газу у задній частині апарата і за рахунок цього, завдяки законам фізики, штовхаються вперед. Такі рухові системи для супутників повинні бути легкими і переносити купу енергії в невеликому просторі (мати високу енергетичну щільність), щоб безперервно підтримувати апарат протягом багатьох років або навіть десятиліть на орбіті.
Перше побоювання викликає безпека. Упаковка енергії в малому об’ємі і масі у формі палива означає, що навіть найменша проблема призведе до катастрофічних наслідків на зразок того, що ми бачили з нещодавнім вибухом ракети SpaceX. Виведення супутників на орбіту з будь-якою формою нестабільного палива на борту може означати катастрофу для дорогого устаткування, а також і для людського життя, що ще гірше.
Вода може допомогти нам вирішити цю проблему, оскільки є по суті переносником енергії, а не паливом. Група Корнелльського університету не планує використовувати воду в якості палива, а скоріше використовувати електрику від сонячних батарей для розділення води на водень і кисень і використання їх в якості палива. Ці два гази з’єднуються і стають гримучою сумішшю, дозволяючи реалізувати енергію, витрачену на розщеплення води. Спалювання цих газів можна використовувати для руху супутника вперед, його розгону або зміни положення на орбіті в залежності від пункту призначення.
Сонячні батареї досить надійні і не мають рухомих частин, тому ідеально підходять для функціонування в умовах мікрогравітації і в екстремальних умовах космосу, щоб виробляти струм зі сонячного світла. Традиційно ця енергія акумулюється в батареях, але корнельські вчені хочуть використовувати її для розщеплення води на борту.
Пропонований процес відомий як електроліз — включає пропускання струму через воду, яка як правило, містить трохи розчинного електроліту. Струм розбиває воду на кисень і водень, які виділяються окремо на двох електродах — на аноді і катоді. На Землі гравітація потім розділяє ці гази, і їх можна використовувати. Але в умовах невагомості, на супутнику будуть потрібні відцентрові сили від обертання для розділення газів з розчину.
Читайте також:
Електроліз вже використовували в космосі раніше, щоб забезпечити киснем пілотовані космічні місії і не забирати наверх кисневі резервуари під високим тиском, наприклад, на Міжнародній космічній станції. Але замість того, щоб відправляти воду в космос у вигляді вантажу на ракеті, ми могли б просто добувати її на Місяці або на астероїдах. Якщо новий підхід використання водню і кисню для супутникового палива виявиться успішним, ми могли б отримати готове джерело в космосі. Такий підхід можна було б застосувати до енергопостачання космічних апаратів майбутнього.
Як це часто буває, розробки в галузі космічних технологій народжують ідеї, які можна застосувати і на Землі, особливо у вирішенні суттєвих енергетичних проблем. Електрику дійсно складно зберігати, а по мірі збільшення попиту на електроенергію ми потребуємо прориви. Вітер і сонячні ферми — не найефективніші форми відновлюваної енергії, не через проблеми з виробленням енергії, а через те, що ми часто не можемо зробити нічого корисного з цією енергією. Електромережі не справляються в періоди високого вироблення і низького попиту на енергію.
Можливо, нам допоможе використання надлишків електроенергії для розщеплення води на водень і кисень. Потім з водню можна робити запаси, а при необхідності поєднувати його з киснем з атмосфери.