Avaruuden fotosynteesi: tehokas tuottamaan happea ja polttoainetta 🚀

Kiina on saavuttanut ratkaisevan virstanpylvään toteuttamalla ensimmäisen keinotekoisen fotosynteesin avaruudessa Tiangong-asemalla. Tämä ainutlaatuinen kokeilu mahdollisti hiilidioksidin ja veden muuttamisen hapeksi ja eteeniksi, monikäyttöiseksi hiilivedyksi.

Toisin kuin aiemmin käytetyt energiaa kuluttavat menetelmät, tämä järjestelmä toimii huoneenlämmössä ja -paineessa, mikä avaa tien lisääntyneelle itsenäisyydelle avaruusmissioissa.


Tämä edistysaskel voisi radikaalisti muuttaa orbitaalisten asemien ja tulevien kuun tai Marsin tukikohtien logistiikkaa. Vähentämällä tarpeen kuljettaa happea Maasta, avaruusmissiot voittaisivat kestoa ja joustavuutta. Tämä teknologia voisi myös integroitua tuleviin kuun infrastruktuureihin hyödyntämällä suoraan paikallisia resursseja hapen ja polttoaineen tuottamiseen.

Tehokkaampi prosessi kuin nykyteknologiat

Tähän asti avaruusasemilla, kuten ISS:llä, on pääasiassa käytetty veden elektrolyysiä hapen tuottamiseen, mikä on energiaa kuluttava prosessi. Kiinalainen menetelmä erottuu korkeammalla energiatehokkuudella ja suuremmalla joustavuudella. Hapeksi ja eteeniksi syntetisoimisen lisäksi se mahdollistaa myös muiden hyödyllisten yhdisteiden, kuten metaanin ja muurahaishapon, synteesin.

Nämä kemialliset yhdisteet voisivat palvella paitsi astronauttien eloonjäämisjärjestelmien energianlähteenä, myös tuottaa polttoaineita raketeille ja tutkimusajoneuvoille. Tällainen kapasiteetti vähentäisi merkittävästi riippuvuutta maapallon huolloista, tarjoten näin kestävämmän mallin avaruustutkimukseen.

Avainaskel kuun kolonisaatiossa

Kiina tavoittelee pysyvän kuutukikohdan perustamista vuoteen 2035 mennessä, ja tämä uusi teknologia voisi näytellä keskeistä roolia tässä hankkeessa. Hyödyntämällä astronauttien erittämää CO₂:ta ja kuussa olevaa vettä olisi mahdollista tuottaa paikallisesti happea ja polttoainetta, vähentäen näin tarvetta kuljettaa resursseja Maasta.

Tämä malli perustuu maapallon biosfäärin periaatteisiin, joissa resursseja kierrätetään elinkelpoisen ympäristön ylläpitämiseksi. Kehittämällä itsenäisiä järjestelmiä, jotka pystyvät toimimaan muilla taivaankappaleilla, Kiina varmistaa itselleen strategisen edun aurinkokunnan valloituksessa.

Etumatka lännen ohjelmiin nähden

Kun NASA kamppailee aikataulunsa kanssa palatakseen kuuhun, Kiina vahvistaa etumatkaansa kestävässä avaruusteknologiassa. Kehittämällä innovatiivisia energiaratkaisuja se vahvistaa asemaansa pitkän aikavälin avaruustutkimuksen johtajana.

Yhdysvallat ja Eurooppa työskentelevät myös in situ -resurssien tuotantojärjestelmien parissa, mutta Kiinan menestys keinotekoisen fotosynteesin alalla mikrogravitaatiossa voisi antaa Pekingille selvän edun. Tämä teknologinen läpimurto voisi hyvinkin muuttaa avaruusvalloituksen tasapainoa tulevina vuosikymmeninä.

Lisätietoja: Miten keinotekoinen fotosynteesi mikrogravitaatiossa toimii?

Keinotekoinen fotosynteesi mikrogravitaatiossa perustuu kemialliseen katalysoijaan, joka pystyy muuttamaan CO₂:n ja veden hapeksi ja hiiliyhdisteiksi energialähteen vaikutuksesta. Toisin kuin luonnollinen fotosynteesi, joka riippuu klorofyllistä, tämä prosessi käyttää erityisiä materiaaleja reaktion nopeuttamiseksi ilman biologista väliintuloa.

Yksi suurimmista haasteista painottomuudessa on nesteiden ja kaasujen käyttäytyminen, jotka eivät sekoitu kuten Maassa. Tutkijoiden oli suunniteltava järjestelmä, joka mahdollistaa optimaalisen kontaktin reaktantien ja katalysoijan välillä, varmistaen siten riittävän tuoton huolimatta painovoiman puutteesta, joka helpottaisi molekyylien diffuusiota.

Tämä menetelmä tarjoaa korkeampaa energiatehokkuutta kuin nykyiset tekniikat, mukaan lukien veden elektrolyysi. Se mahdollistaa ei vain hapen tuottamisen, vaan myös hyödyllisten hiilivetyjen, kuten muovien, polttoaineiden tai muiden avaruusmissioiden kannalta tärkeiden materiaalien, tuottamisen.

Lisätestejä tarvitaan järjestelmän kestävyysarvioimiseksi pitkällä aikavälillä. Jos tämä teknologia osoittautuu luotettavaksi, se voitaisiin integroida tuleviin kuun ja Marsin asemille, mikä edistäisi astronauttien itsenäisyyttä ja vähentäisi kalliiden kuljetusten tarvetta Maasta.