Вчені розробили робота, який за допомогою нейромереж може самостійно аналізувати склад порід з четвертої планети і виробляти з них ефективний каталізатор для отримання кисню завдяки розщепленню місцевої води.
Північний полюс Марса. Ілюстрація зі зміненою перспективою зібрана з оброблених знімків орбітального апарату “Марс-Експрес” / © ESA / DLR / FU Berlin, NASA MGS Mola Science Team
Якщо ми хочемо дослідити Марс, потрібно навчитися добувати на ньому кисень, тому що цей елемент необхідний як для підтримки роботи систем життєзабезпечення, так і для виробництва компонента ракетного палива. Очевидним джерелом кисню є вода.
Сьогодні вчені впевнені, що в далекому минулому на Марсі було багато води. І головне – все частіше вони знаходять підтвердження того, що і сьогодні на Червоній планеті залишається чимало цієї безцінної рідини, як мінімум під льодом на південному полюсі.
Використовуючи сонячну енергію, можна видобувати кисень з води за допомогою відповідного каталізатора — речовини, що прискорює хімічну реакцію, але не витрачається в процесі.
Теоретично каталізатори можна привезти з Землі, але це дорого. Краще створювати їх на Марсі, адже необхідні матеріали — відповідні метали — є в марсіанських породах. Автори нової роботи, опублікованої в журналі Nature Synthesis, виділили дві технічні складності в реалізації такого проекту.
- Гіпотеза: рідкі озера на Титані утворилися в результаті давніх підповерхневих вибухів
- Астрономи розкрили таємницю галактики в сузір’ї Кассіопеї
- Комета Бернардинеллі-Бернштейна вагою 500 трлн тон рухається до Сонячної системи
По-перше, така система синтезу каталізаторів повинна працювати автономно, оскільки відстань між Марсом і Землею не дозволить безпосередньо керувати хімічними процесами. Затримка в передачі інформації становить від 4,3 до 21 хвилини в залежності від положення планет.
По-друге, система повинна самостійно визначати формулу кращого каталізатора з доступних інгредієнтів. Вивчаючи метеорити, що впали на Землю і колись вибиті з четвертої планети, вчені виділили п’ять видів потенційних руд марсіанського походження, що дає понад 3,76 мільйона комбінацій елементів для створення поліметалічного каталізатора.
Порядок роботи системи для аналізу, проектування, тестування і створення каталізаторів для отримання кисню з марсіанської води. У прямокутниках відзначені етапи роботи роботизованої системи з підготовки зразків і виробництва каталізатора. У колі – робота нейронних мереж з аналізу складу зразків, підбору відповідної формули і оптимізації виробництва каталізатора / © Jun Jiang et al, Nature Synthesis
Розроблений дослідницькою групою “ШІ-хімік” зміг без участі людини проаналізувати склад шести видів марсіанської руди, підготувати матеріали, синтезувати 243 різних за складом каталізатора і протестувати їх.
Потім на основі отриманих експериментальних даних і великої теоретичної бази даних «ШІ-хімік» підібрав кращий за характеристиками поліметалічний каталізатор з шести металів: марганцю, заліза, нікелю, магнію, алюмінію і кальцію. За допомогою цього каталізатора вдалося запустити реакцію виділення кисню протягом майже 153 годин з перенапруженням 445,1 мілівольта при щільності струму 10 міліампер на квадратний сантиметр.
Каталізатор протестували в симуляції умов Марса при температурі мінус 37 градусів Цельсія, використовуючи розчин перхлорату магнію (Mg(ClO4)2). У статті автори відзначили, що вже йде розробка системи, яка дозволить протестувати роботу «ШІ-хіміка» в умовах, максимально наближених до реальних марсіанських.