Ett potentiellt bättre sätt att göra syre för astronauter i rymden med hjälp av magnetism har föreslagits av ett internationellt team av forskare, inklusive en kemist från University of Warwick.

Slutsatsen är från ny forskning om magnetisk fasseparation i mikrogravitation publicerad i npj Microgravity av forskare från University of Warwick i Storbritannien, University of Colorado Boulder och Freie Universität Berlin i Tyskland.

Att hålla astronauterna andas ombord på den internationella rymdstationen och andra rymdfarkoster är en komplicerad och kostsam process. När människor planerar framtida uppdrag till månen eller Mars kommer bättre teknik att behövas.

Huvudförfattaren Álvaro Romero-Calvo, nyligen doktor. examen från University of Colorado Boulder, säger att "på den internationella rymdstationen genereras syre med hjälp av en elektrolytisk cell som delar vatten till väte och syre, men då måste du få ut dessa gaser ur systemet. En relativt ny analys från en forskare vid NASA Ames drog slutsatsen att en anpassning av samma arkitektur på en resa till Mars skulle ha så betydande massa- och tillförlitlighetsstraff att det inte skulle vara meningsfullt att använda."

Dr Katharina Brinkert vid University of Warwick Department of Chemistry and Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) i Tyskland säger att "effektiv fasseparation i miljöer med reducerad gravitation är ett hinder för mänskligt rymdutforskning och känt sedan de första flygningarna till rymden på 1960-talet. Detta fenomen är en särskild utmaning för livsuppehållande systemet ombord på rymdfarkoster och den internationella rymdstationen (ISS) eftersom syre för besättningen produceras i vattenelektrolyssystem och kräver separation från elektroden och flytande elektrolyt."

Det underliggande problemet är flytkraft.

Föreställ dig ett glas läsk. På jorden, bubblorna av CO₂ flyter snabbt till toppen, men i frånvaro av gravitation har dessa bubblor ingenstans att ta vägen. De förblir istället suspenderade i vätskan.

NASA använder för närvarande centrifuger för att tvinga ut gaserna, men dessa maskiner är stora och kräver betydande massa, kraft och underhåll. Samtidigt har teamet genomfört experiment som visar att magneter kan uppnå samma resultat i vissa fall.

Även om diamagnetiska krafter är välkända och förstådda, har deras användning av ingenjörer i rymdtillämpningar inte utforskats fullt ut eftersom gravitationen gör tekniken svår att demonstrera på jorden.

Gå in på Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) i Tyskland. Där ledde Brinkert, som har pågående forskning finansierad av German Aerospace Center (DLR), teamet i framgångsrika experimentella tester vid en speciell dropptornsanläggning som simulerar mikrogravitationsförhållanden.

Här har grupperna utvecklat en procedur för att lossa gasbubblor från elektrodytor i mikrogravitationsmiljöer som genererats i 9,2 s vid Bremens dropptorn. Denna studie visar för första gången gasbubblor kan "attraheras till" och "avvisas" från en enkel neodymmagnet i mikrogravitation genom att sänka den i olika typer av vattenlösningar.

Forskningen kan öppna nya vägar för forskare och ingenjörer som utvecklar syresystem samt annan rymdforskning som involverar vätske-till-gas fasförändringar.

Dr. Brinkert säger att "dessa effekter har enorma konsekvenser för den fortsatta utvecklingen av fasseparationssystem, såsom för långsiktiga rymduppdrag, vilket tyder på att effektiv syre- och till exempel väteproduktion i vatten (foto-)elektrolysatorsystem kan vara uppnås även i nästan frånvaro av den flytande kraften."

Professor Hanspeter Schaub vid University of Colorado Boulder säger att "efter år av analytisk och beräkningsforskning, att kunna använda detta fantastiska dropptorn i Tyskland gav konkreta bevis på att detta koncept kommer att fungera i noll-g rymdmiljön." + Utforska vidare

Ryssland säger att de lämnar programmet för den internationella rymdstationen. Vad betyder det?