Membuat oksigen dengan magnet bisa membantu astronot bernafas

Sebuah tim ilmuwan internasional, termasuk seorang ahli kimia dari University of Warwick, telah mengusulkan cara yang berpotensi lebih baik untuk menggunakan magnet untuk menghasilkan oksigen bagi astronot di luar angkasa.

Kesimpulannya berasal dari penelitian baru tentang pemisahan fase magnetik dalam gayaberat mikro, yang diterbitkan di gravitasi mikro npj oleh para peneliti dari University of Warwick di Inggris, University of Colorado Boulder dan Freie Universität Berlin di Jerman.

Mengizinkan astronot bernafas di Stasiun Luar Angkasa Internasional dan lainnya pesawat luar angkasa merupakan proses yang rumit dan mahal. Ketika manusia merencanakan misi masa depan ke Bulan atau Mars, teknologi yang lebih baik akan dibutuhkan.

Penulis utama Álvaro Romero-Calvo, Ph.D. Lulusan University of Colorado Boulder mengatakan bahwa “di Stasiun Luar Angkasa Internasional, oksigen diproduksi menggunakan sel elektrolitik yang membagi air menjadi hidrogen dan oksigen, tetapi kemudian Anda harus mengeluarkan gas-gas itu dari sistem.” Analisis yang relatif baru oleh seorang peneliti dari NASA Ames menyimpulkan bahwa mengadaptasi arsitektur yang sama dalam perjalanan ke Mars akan menimbulkan hukuman massa dan keandalan yang signifikan sehingga tidak masuk akal untuk menggunakannya.

dr Katharina Brinkert dari Department of Chemistry and Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) di University of Warwick di Jerman mengatakan bahwa “Pemisahan fase yang efisien di lingkungan dengan gravitasi rendah merupakan hambatan untuk eksplorasi ruang angkasa berawak dan telah dikenal sejak pertama kali. penerbangan ke luar angkasa pada tahun 1960-an. Fenomena ini menimbulkan tantangan khusus untuk sistem pendukung kehidupan di pesawat ruang angkasa dan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) karena oksigen kru diproduksi dalam sistem elektrolisis air dan memerlukan pemisahan dari elektroda dan elektrolit cair.

Masalah mendasar adalah daya apung.

Bayangkan segelas limun. Di Bumi adalah gelembung CO₂ mengapung dengan cepat, tetapi tanpa gravitasi, gelembung-gelembung ini tidak punya tempat untuk pergi. Sebaliknya, mereka tetap tersuspensi dalam cairan.

NASA saat ini menggunakan sentrifugal untuk mengeluarkan gas, tetapi mesin ini berukuran besar dan membutuhkan massa, daya, dan perawatan yang signifikan. Sementara itu, tim telah melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa magnet dapat mencapai hasil yang sama dalam beberapa kasus.

Meskipun gaya diamagnetik sudah dikenal dan dipahami, penggunaannya oleh para insinyur di aplikasi luar angkasa belum sepenuhnya dieksplorasi karena gravitasi membuat sulit untuk menunjukkan teknologi di Bumi.

Masuk ke Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) di Jerman. Di sana, Brinkert, yang penelitian berkelanjutannya didanai oleh Pusat Dirgantara Jerman (DLR), memimpin tim dalam uji eksperimental yang berhasil di fasilitas menara jatuh khusus yang mensimulasikan kondisi gayaberat mikro.

Di sini, kelompok telah mengembangkan metode untuk melepaskan gelembung gas dari permukaan elektroda di lingkungan gayaberat mikro yang dihasilkan selama 9,2 detik di menara jatuh Bremen. Studi ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa gelembung gas dapat “ditarik” dan “ditolak” oleh magnet neodymium sederhana dalam gayaberat mikro dengan merendamnya dalam berbagai jenis larutan berair.

Penelitian ini dapat membuka jalan baru bagi para ilmuwan dan insinyur yang mengembangkan, antara lain, sistem oksigen eksplorasi ruang angkasa termasuk perubahan fasa cair-ke-gas.

dr Brinkert: “Efek ini memiliki konsekuensi yang sangat besar untuk pengembangan lebih lanjut dari sistem pemisahan fase, misalnya untuk misi luar angkasa jangka panjang, yang menunjukkan bahwa oksigen lebih efisien dan, misalnya produksi hidrogen dalam air (foto-)sistem elektrolisis dapat dicapai bahkan dengan hampir tanpa daya apung.

Profesor Hanspeter Schaub dari University of Colorado Boulder mengatakan: “Setelah bertahun-tahun melakukan penelitian analitis dan komputasi, kemampuan untuk menggunakan menara jatuh yang menakjubkan ini di Jerman memberikan bukti nyata bahwa konsep ini akan bekerja di Zero-G tempat Sekitarnya.”