Eine der größten Herausforderungen bei der Erforschung des Weltraums besteht darin, Astronauten mit Sauerstoff zu versorgen. Sauerstoff O2 ist im Weltraum selbst auf Planeten mit dicken Atmosphären Mangelware. Das Tragen von Sauerstoff ist eine Option, erfordert jedoch eine große Menge Kraftstoffum es zu bewegen und das Angebot wird immer begrenzt sein.
Chemiker, die bei Caltech arbeiten, haben möglicherweise entdeckte einen Weg zu produzieren O2 im Weltraum dank einiger Inspiration aus Science Fiction. Molekularer Sauerstoff ist im Weltraum in den Gasströmen vorhanden, die von Kometen strömen.
Können wir O2 im Weltraum herstellen?
Obwohl Wissenschaftler eine Weile über dieses Phänomen Bescheid wussten, waren sie sich nicht sicher, wie es dazu kam. Bis vor zwei Jahren untersuchten Konstantinos P. Giapis, Professor für Chemieingenieurwesen an der Caltech, und sein Postdoktorand Yunxi Yao das RätselGiapis hat diese Arbeit zusammen mit Tom Miller, Professor für Chemie, erweitert, um eine Methode zur Erzeugung von Sauerstoff im Weltraum zu demonstrieren, mit der Menschen die entferntesten Ecken unseres Universums erkunden können.
Aber auch ohne seine coolen Anwendungen ist die Wissenschaft wichtig, da sie eine neue Art von Chemie vorschlägt, die ausschließlich durch die Untersuchung von Kometen dekoriert wird. Die Forschung zeigt, dass einige chemische Reaktionen auftreten können, indem kinetische Energie anstelle der typischen Wärme bereitgestellt wird.
Sauerstoff entsteht bei Hochgeschwindigkeitsabsturz
Dieser Prozess funktioniert, wenn winzige Wassergeschosse auf sauerstoffhaltige Oberflächen wie Sand oder Rost geschossen werden. In diesen Fällen kann das Wassermolekül diesen Sauerstoff abreißen, um molekularen Sauerstoff zu erzeugen. Bei Kometen geschieht dieser Prozess, wenn Wassermoleküle verdampfenvon der Oberfläche und werden dann vom Sonnenwind beschleunigt, bis sie mit hoher Geschwindigkeit zurück in den Kometen krachen.
Kometen können auch Kohlendioxid CO2 emittieren, und die beiden Forscher wollten herausfinden, ob dieses CO2 bei Kollisionen mit der Kometenoberfläche auch molekularen Sauerstoff produzieren kann. Um zu bestätigen, ob die CO2-Reaktion der Reaktion des Wassers ähnlich ist, haben Giapis und Yao ein Experiment entworfenCO2 auf eine inerte Oberfläche, in diesem Fall Goldfolie, zu stoßen. Trotz der Tatsache, dass es keinen molekularen Sauerstoff produzieren sollte, wurde weiterhin O2 von der Goldoberfläche emittiert.
Modell hilft, die Erforschung des Weltraums voranzutreiben
Dies hat den Wissenschaftlern bewiesen, dass beide Sauerstoffatome effektiv aus demselben CO2-Molekül stammen. Aufteilen. "Zu der Zeit dachten wir, es wäre unmöglich, die beiden Sauerstoffatome eines CO2-Moleküls miteinander zu kombinieren, da CO2 ein lineares Molekül ist und Sie das Molekül stark biegen müssten, damit es funktioniert", sagt GiapisIch mache etwas wirklich drastisches mit dem Molekül. "Die beiden Forscher wandten sich dann an Tom Miller, Professor für Chemie, um ihnen zu helfen, ein Modell der Phänomene zu erstellen, damit sie besser verstehen können, was genau geschah.
Das Ergebnis war die Schaffung eines Apparats ähnlich einem Teilchenbeschleuniger, der die CO2-Moleküle in Ionen umwandeln kann, indem er sie auflädt und sie dann mit einem elektrischen Feld beschleunigt. Das Gerät ist für die Reaktion nicht erforderlich, kann aberHelfen Sie den Forschern, es zu studieren. Sie hoffen, dass der Reaktor eines Tages zur Entwicklung von Anwendungen wie der Erzeugung von Sauerstoff im Weltraum verwendet werden kann. Bis dahin gibt es jedoch noch viel zu tun - die ersten Schritte der unabhängigen Sauerstoffproduktion haben begonnen.