Как производят кислород в космосе? Представлен новый способ дышать за пределами Земли

Кислород на Марсе: почему магнит оказался лучше центрифуги

Представьте колонию на Луне или Марсе. Роверы, купола, 3D-печать. Теперь представьте, что самая хрупкая система — та, что позволяет людям просто дышать. С 1960-х годов производство кислорода в космосе — головная боль инженеров. Решение казалось очевидным: электролиз воды. Но в невесомости пузырьки газа не всплывают — они прилипают к электродам, блокируя процесс.

На МКС с этим борются громоздкими центрифугами. Они раскручивают воду, отбрасывают пузырьки. Но центрифуги — это вес, энергия, движущиеся части, которые ломаются. Недавно международная команда из Великобритании, Германии и США заявила: хватит грубой силы. Есть способ элегантнее — обычный магнит.

Что мешает дышать в невесомости

Электролиз воды (H₂O → H₂ + O₂) на Земле прост. Электроды опускаешь в воду, подаёшь ток — пузырьки поднимаются наверх. Всё благодаря силе Архимеда. В космосе её почти нет. Пузырьки не всплывают, а образуют пену на электродах. Процесс замедляется в разы, а то и останавливается.

Инженеры МКС поставили центрифуги — массивные, прожорливые. Они создают искусственную гравитацию, отбрасывают газ. Но это как глушить комара кувалдой: работает, но слишком дорого. Каждый килограмм груза на орбите стоит десятки тысяч долларов. Центрифуга — непозволительная роскошь для дальних миссий.

«Система жизнеобеспечения для Марса не может весить как танк. Нужно решение лёгкое, надёжное и без движущихся деталей» — именно так рассуждали авторы нового исследования.

Два трюка с магнитом: без единого мотора

Учёные из Уорика, ZARM и Технологического института Джорджии предложили два подхода. Оба используют магнитное поле — и оба уже проверены в условиях микрогравитации.

Метод 1: магнитная «плавучесть»
Вода — диамагнетик. Она слабо отталкивается от магнита. На Земле эта сила незаметна, но в невесомости она становится главной. Магниты рядом с электродами отталкивают воду, а вода выталкивает пузырьки газа — как при всплытии, только без гравитации. Энергия не тратится, система пассивная.

Метод 2: жидкий вихрь без лопастей
Через воду при электролизе идёт ток. Если рядом магнит, возникает сила Лоренца. Она закручивает жидкость в микро-вихрь. Этот вихрь работает как центрифуга: отбрасывает пузырьки от электродов к центру, где их легко собрать. Получается «центрифуга без движущихся частей» — только физика.

Личное наблюдение: недавно я заметил, как магнит отталкивает струю воды из крана — едва заметно. Но если убрать силу тяжести, тот же эффект превращается в мощный насос для газа. Иногда законы природы работают на нас, стоит только создать правильные условия.

Цифры и эксперимент: как это проверили

Теорию подтвердили в Бременской башне свободного падения (ZARM Drop Tower). Это 146-метровая труба, где капсула падает в вакууме, создавая микрогравитацию на несколько секунд. Результат — эффективность производства кислорода выросла до 240% по сравнению с работой без магнитного поля. То есть почти как на Земле.

Сравним подходы наглядно:

Учёные потратили четыре года на разработку. Следующий шаг — испытания в суборбитальных полётах. Если всё пойдёт по плану, через 5–7 лет такие генераторы кислорода поставят на лунную станцию.

«Мы заменили грохочущую механику тихим танцем воды и магнитного поля» — примерно так можно описать философию проекта.

Резюме от автора

Центрифуги — вчерашний день. Магнитный электролиз — это легче, дешевле и надёжнее. Он не требует энергии для работы, не ломается, не занимает полотка. Для миссий на Марс, где каждый грамм на счету, это не просто удобство — это вопрос выживания. И да, воздух, которым будут дышать колонисты, возможно, появится благодаря обычному магниту, который можно купить в любом магазине игрушек. Только закрепите его правильно.