Detta koncept skildrar astronauter och mänskliga livsmiljöer på Mars. NASA:s Mars 2020-rover kommer att bära ett antal tekniker som kan göra Mars säkrare och lättare att utforska för människor. Kredit:NASA
Bland de många utmaningarna med en Marsresa, en av de mest pressande är:Hur kan du få tillräckligt med bränsle för att rymdfarkosten ska kunna flyga tillbaka till jorden?
Houlin Xin, en biträdande professor i fysik och astronomi, kan ha hittat en lösning.
Han och hans team har upptäckt ett mer effektivt sätt att skapa metanbaserat raketbränsle teoretiskt på Mars yta, vilket kan göra hemresan mer genomförbar.
Den nya upptäckten kommer i form av en enatoms zinkkatalysator som kommer att syntetisera den nuvarande tvåstegsprocessen till en enstegsreaktion med en mer kompakt och bärbar enhet.
"Zinken är i grunden en stor katalysator, " säger Xin. "Det har tid, selektivitet och portabilitet – ett stort plus för rymdresor."
Processen att skapa metanbaserat bränsle har teoretiserats tidigare, ursprungligen av Elon Musk och Space X. Den använde en solcellsinfrastruktur för att generera elektricitet, resulterar i elektrolys av koldioxid, som, när det blandas med vatten från isen på Mars, producerar metan.
Denna process, känd som Sabatierprocessen, används på den internationella rymdstationen för att producera syre som kan andas från vatten. En av huvudproblemen med Sabatier-processen är att det är ett tvåstegsförfarande som kräver att stora fakulteter fungerar effektivt.
Metoden som utvecklats av Xin och hans team kommer att använda anatomiskt dispergerad zink för att fungera som ett syntetiskt enzym, katalysera koldioxiden och initiera processen. Detta kommer att kräva mycket mindre utrymme och kan effektivt producera metan med hjälp av material och under förhållanden liknande de som finns på Mars yta.
"Processen vi utvecklade går förbi vatten-till-väte-processen, och istället effektivt omvandlar CO 2 till metan med hög selektivitet, " säger Xin.
För närvarande, raketer skapade av Lockheed och Boeing använder flytande väte som bränsle för raketerna. Även om det är billigt och effektivt, denna bränslekälla har sina nackdelar. Flytande väte lämnar kolrester i raketens motor, som kräver rengöring efter varje lansering; något som skulle vara omöjligt på Mars.
Space X och Elon Musk har utvecklat och testar för närvarande en metanbränslebaserad motor, känd som Space X Raptor. Raptor kommer att driva Space X:s nästa generation av rymdfarkoster med namnet Starship och Super Heavy. Just nu, inte heller har tagit sig in i omloppsbana, och endast en har konsekvent tagit flyget.
Trots genombrottet, den process som utvecklats av Xin är långt ifrån implementering. För närvarande har de bara ett "proof of concept, " vilket betyder att medan det har testats och bevisats i ett labb, den har ännu inte testats i verkliga förhållanden – eller planeten.
"Det krävs mycket ingenjörskonst och forskning innan detta kan implementeras fullt ut, " säger han. "Men resultaten är mycket lovande."
