Các nhà khoa học chứng minh rằng có thể tách nước thành oxy và hydro trong vũ trụ, vừa tạo được không khí hô hấp vừa có được nhiên liệu chạy tàu

Các nhà khoa học chứng minh rằng có thể tách nước thành oxy và hydro trong vũ trụ, vừa tạo được không khí hô hấp vừa có được nhiên liệu chạy tàu
Theo: Dink Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Đây chính là chìa khóa cho việc du hành không gian trong thời gian dài.

Bài viết dựa theo bài đăng trên The Conversation của Charles W. Dunnill, giáo sư gạo cội trong ngành Năng lượng, hiện đang giảng dạy tại Đại học Swansea.

Kế hoạch lên Sao Hỏa trong vài năm tới đã được nhiều cơ quan vũ trụ vạch ra và sẽ không chỉ lên đó thăm thú, kế hoạch này bao gồm việc định cư trên Hành tinh Đỏ. Chưa hết, ta ngày càng phát hiện ra thêm những hành tinh giống Trái Đất gần với Hệ Mặt Trời, điều đó càng khiến việc du hành không gian càng thêm phần lôi cuốn.

Các nhà khoa học chứng minh rằng có thể tách nước thành oxy và hydro trong vũ trụ, vừa tạo được không khí hô hấp vừa có được nhiên liệu chạy tàu - Ảnh 1.

Tuy nhiên, lôi cuốn đến mấy thì việc này vẫn gặp rất nhiều trở ngại về công nghệ cũng như những khó khăn đến từ chính giới hạn của cơ thể người. Một trong những thử thách khó nhằn nhất: ta không đủ oxy để các phi hành gia thở khi đi quá xa và không đủ nhiên liệu để vận hành tàu trong những chuyến du hành mất nhiều năm mới tới được nơi. Trong vũ trụ không có không khí mà khi tàu đã đi quá xa, ta không thể tiếp nhiên liệu, oxy giữa đường được.

Nhưng nghiên cứu mới được đăng tải trên tạp chí Nature này sẽ mở ra một lối đi mới cho chúng ta! Ta có thể tạo ra hydro để làm nhiên liệu, tạo ra oxy để hô hấp chỉ từ nước! Sử dụng một vật liệu bán dẫn và ánh sáng Mặt Trời (hay ánh sáng từ bất cứ sao nào), ta có thể tạo nên hai thứ thiết yếu trên trong môi trường không trọng lực.

Mặt Trời ban ánh sáng cho Trái Đất, và thứ ánh sáng ấy cũng chính là năng lượng, nhưng ta vẫn chưa thể tận dụng triệt để nguồn năng lượng dồi dào (gần như) vô tận này. Trong những bước đầu, ta đang hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch, các nhà khoa học đang hướng tới sử dụng hydro như một nguồn nhiên liệu thay thế.

Các nhà khoa học chứng minh rằng có thể tách nước thành oxy và hydro trong vũ trụ, vừa tạo được không khí hô hấp vừa có được nhiên liệu chạy tàu - Ảnh 2.

Cách tốt nhất để làm điều này là phân tách nước – H2O ra hydro và oxy. Thông qua quá trình điện phân: đưa một dòng điện qua nước chứa chất điện phân, nước sẽ bị phân ra thành oxy và hydro.

Hydro và oxy có được qua quá trình điện phân có thể được dùng làm nhiên liệu cho tàu vũ trụ. Lợi ích chưa dừng lại ở đó. Khi phóng một con tàu vũ trụ bằng nước, quy trình này hiển nhiên là an toàn hơn một con tàu chứa đầy nguyên liệu dễ cháy và oxy. Khi lên được tới vũ trụ, thiết bị điện phân sẽ phân tách nước thành hydro và oxy: vừa duy trì sự sống, vừa duy trì hoạt động của tàu.

Có hai cách thức thực hiện.

Đầu tiên sẽ là điện phân như cách ta làm trên Trái Đất đây, dùng chất điện phân và các khối pin năng lượng Mặt Trời để lấy ánh nắng, biến nó thành dòng điện cho quá trình điện phân.

Cách thứ hai có tên là "photo catalyst – quang xúc tác". Thiết bị sẽ hấp thụ photon, đưa và chất bán dẫn nằm chìm trong nước. Các electron trong chất bán dẫn sẽ hút năng lượng từ photon, phóng ra và để lại lỗ hổng. Những electron thoát ra này sẽ tương tác với proton trong hạt nhân của một nguyên tử nước và tạo nên hydrogen. Lỗ hổng mà electron để lại có thể hút electron từ nước để tạo nên proton và oxy.

Các nhà khoa học chứng minh rằng có thể tách nước thành oxy và hydro trong vũ trụ, vừa tạo được không khí hô hấp vừa có được nhiên liệu chạy tàu - Ảnh 3.

Quang xúc tác tạo ra khí hydro từ nước.

Quá trình quang xúc tác có thể được đảo ngược. Dùng pin nhiên liệu, có thể kết hợp oxy và hydro lại tạo thành năng lượng, năng lượng này sẽ dùng để vận hành các thiết bị. Phụ phẩm của quá trình quang xúc tác ngược sẽ chỉ là nước, đồng nghĩa với việc nước có thể tái chế được. Đây chính là chìa khóa quan trọng trong du hành không gian với khoảng cách lớn.

Cách thức quang xúc tác đang là ứng cử viên sáng giá nhất trong du hành vũ trụ, khi mà các thiết bị cần cho quá trình này cũng gọn nhẹ hơn nhiều việc điện phân. Trên lý thuyết, quá trình này trên Vũ trụ nó còn diễn ra dễ dàng hơn nữa, khi mà sức mạnh từ ánh sáng Mặt Trời mạnh hơn nhiều khi không có bầu khí quyển của Trái Đất che chắn bớt.

Trước hết, phải xử lý được những bong bóng xuất hiện trong nước

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu thả bộ thiết bị quang xúc tác xuống từ đỉnh tháp cao 120 mét, tạo ra một môi trường tương tự vi trọng lực. Khi một vật thể rơi tự do, tác động của lực hấp dẫn sẽ bị lực khi rơi xóa bỏ gần hết. Và khi thử nghiệm, họ thấy rằng hoàn toàn có thể phân tách nước trong môi trường này. Tuy nhiên, họ gặp phải một chướng ngại vật: khi tách nước thành khí, bong bóng sẽ hình thành. Bong bóng sẽ cản trở quá trình tạo khí ga mới, vậy nên phải triệt tiêu được bong bóng để có được hệ thống hiệu quả nhất.

Các nhà khoa học chứng minh rằng có thể tách nước thành oxy và hydro trong vũ trụ, vừa tạo được không khí hô hấp vừa có được nhiên liệu chạy tàu - Ảnh 4.

Phi hành gia Kate Rubins của NASA đang làm việc với bể thuộc Hệ thống Sạc Nitro/Oxy trên trạm ISS.

Trong điều kiện của Trái Đất, lực hấp dẫn khiến cho bong bóng tự động nổi lên trên bề mặt, để lòng nước có vô số chỗ trống để tạo khí ga. Nhưng trong môi trường không trọng lực, bong bóng sẽ luôn bám quanh chất xúc tác. Các nhà nghiên cứu điều chỉnh chất xúc tác ở mức độ nano, tạo ra những vùng có hình dáng kim tự tháp để bong bóng dễ thoát ra, bơi ra xa khỏi chất xúc tác.

Nhưng vẫn còn một khó khăn khác trong môi trường không trọng lực: bong bóng vẫn nằm lại trong dung dịch nước, dù có thoát ra xa khỏi chất xúc tác đi chăng nữa.

Lực hấp dẫn cho phép khí ga thoát khỏi dung dịch một cách dễ dàng, tạo ra được oxy và hydro nguyên chất. Nhưng nếu không có lực hấp dẫn, khí ga sẽ tạo thành bọt. Hiệu quả của quá trình tách oxy, hydro khỏi nước sẽ không còn hiệu quả.

Phải tạo ra được những cách hạn chế hiệu quả để hệ thống này hoạt động trơn tru trong môi trường vũ trụ. Đã có những đề xuất sử dụng lực ly tâm từ chính con tàu vũ trụ để tách khí ga khỏi dung dịch.

Chặng đường để con người chinh phục vũ trụ vẫn còn dài. Nhưng đừng lo, ta đang tiến những bước cực kì vững chắc đến tương lai ấy rồi. Chậm nhưng mà chắc phải không? Cảm ơn các nhà nghiên cứu đã đưa nhân loại gần hơn với ngày con người làm bá chủ những vì sao.

Tại sao dê leo núi giỏi thế?

tinybook tinybook 4 ngày 2 giờ
Tại sao dê leo núi giỏi thế?
Chắc chắn bạn không tin vào mắt mình khi thấy con dê núi đứng cheo leo trên vách đá, nơi khó có loài nào đặt chân tới được. Thế nhưng tự nhiên kỳ diệu lắm.

Mỗi một lần bạn tìm kiếm trên Google, Trái Đất sẽ ô nhiễm thêm như thế này đây

tinybook tinybook 4 ngày 3 giờ
Mỗi một lần bạn tìm kiếm trên Google, Trái Đất sẽ ô nhiễm thêm như thế này đây
Hai trang web cho thấy Google "độc hại" như thế nào. May mắn cho nhân loại, Google đã có những biện pháp giảm thải hiệu quả để vẫn tiếp tục là mắt xích quan trọng nhất trong hệ sinh thái Internet của kỷ nguyên số.

Samsung làm thế nào để giấu được camera dưới màn hình? Bí quyết không nằm ở màn OLED hay LCD

tinybook tinybook 4 ngày 5 giờ
Samsung làm thế nào để giấu được camera dưới màn hình? Bí quyết không nằm ở màn OLED hay LCD
Đặt camera sau màn hình là một thách thức rất khó khăn, nhưng nó sẽ mở đường cho việc hoàn thiện hàng loạt thiết kế smartphone mới.

Giải mã sức hút của bom tấn Endgame qua 10 chi tiết ẩn giấu trong phim

tinybook tinybook 4 ngày 6 giờ
Giải mã sức hút của bom tấn Endgame qua 10 chi tiết ẩn giấu trong phim
Bộ phim doanh thu khủng nhất từ trước tới nay của Marvel ẩn chứa hàng loạt “trứng Phục sinh” mà ngay cả fan cứng chưa chắc đã nhận ra.

Bi kịch từ con người: Biến đổi khí hậu đang khiến sinh vật biển rơi vào cảnh mù lòa

tinybook tinybook 4 ngày 14 giờ
Bi kịch từ con người: Biến đổi khí hậu đang khiến sinh vật biển rơi vào cảnh mù lòa
Mà biến đổi khí hậu diễn ra nhanh hơn cũng tại vì con người mà thôi.

Tai nghe thông minh giúp binh sĩ bảo vệ thính giác nhưng vẫn có thể nghe được tiếng đồng đội và xác định vị trí kẻ thù

tinybook tinybook 4 ngày 18 giờ
Tai nghe thông minh giúp binh sĩ bảo vệ thính giác nhưng vẫn có thể nghe được tiếng đồng đội và xác định vị trí kẻ thù
Với chiếc tai nghe có tên TCAPS, các binh sĩ có thể vừa bảo vệ được thính giác và vừa đảm bảo giao tiếp được với các đồng đội, đặc biệt xác định được vị trí quân địch nhờ xác định tiếng súng phát ra từ đâu.

Iceland thử nghiệm thành công phương pháp “bắt và nhốt” CO2 vĩnh viễn vào trong lòng đất

tinybook tinybook 4 ngày 18 giờ
Iceland thử nghiệm thành công phương pháp “bắt và nhốt” CO2 vĩnh viễn vào trong lòng đất
Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã tìm ra một cách đặc hiệu để lưu trữ CO2 trong những viên đá nằm sâu dưới lòng đất.

Hơn 1.500 năm trước, có người ăn sống cả con rắn đuôi chuông, đi ngoài ra cái răng nanh dài 11 milimet

tinybook tinybook 5 ngày 4 giờ
Hơn 1.500 năm trước, có người ăn sống cả con rắn đuôi chuông, đi ngoài ra cái răng nanh dài 11 milimet
Chắn chắn đó là một trải nghiệm không thú vị gì.

Nước Úc tuyên bố gấu túi koala đã "tuyệt chủng về mặt chức năng"

tinybook tinybook 5 ngày 12 giờ
Nước Úc tuyên bố gấu túi koala đã "tuyệt chủng về mặt chức năng"
Biểu tượng ngành du lịch nước Úc đứng trước nguy cơ tuyệt diệt. Koala tiếp tục là nạn nhân của sự kiện đại diệt chủng đang diễn ra trên Trái Đất.

Xe côn tay Honda 150 thời thượng giá chỉ hơn trăm triệu

tinybook tinybook 5 ngày 15 giờ
Xe côn tay Honda 150 thời thượng giá chỉ hơn trăm triệu
Trước sức tăng trưởng của thị trường xe máy Việt Nam, cùng với sở thích chơi xe côn tay ngày càng tăng của khách hàng trẻ, tháng 3 vừa qua, Honda ra mắt phiên bản nâng cấp của dòng xe thế hệ mới CB150R Exmotion nhập khẩu từ Thái Lan với giá chỉ hơn trăm triệu.

Muỗi nghe nhạc Skrillex sẽ quan hệ ít hơn, cắn ít hơn, và hút máu ít hơn

tinybook tinybook 6 ngày 2 giờ
Muỗi nghe nhạc Skrillex sẽ quan hệ ít hơn, cắn ít hơn, và hút máu ít hơn
Skrillex có thể có một lượng fan đông đảo gồm những người đam mê thể loại dubstep, nhưng loài muỗi vằn chắc chắn không nằm trong số đó.

Thứ công nghệ giúp con người "thoát xác", không còn lo sợ cái chết

tinybook tinybook 6 ngày 4 giờ
Thứ công nghệ giúp con người "thoát xác", không còn lo sợ cái chết
Các nhà nghiên cứu đang hy vọng việc học cách buông bỏ cơ thể vật lý sẽ làm giảm lo lắng về cái chết của con người thông qua công nghệ thực tế ảo.

Vì sao SYM Elegant 50 là mẫu xe đáng lựa chọn trong tầm giá 15 triệu đồng

tinybook tinybook 6 ngày 15 giờ
Vì sao SYM Elegant 50 là mẫu xe đáng lựa chọn trong tầm giá 15 triệu đồng
Với mức giá chỉ nhỉnh hơn xe đạp điện, SYM Elegant 50 có nhiều ưu điểm dễ dàng thuyết phục nhóm khách hàng học sinh, sinh viên Việt Nam.

Phi hành gia đã để lại hàng đống phân trên Mặt Trăng và lần tới, chúng ta sẽ phải lên đó mang chúng về

tinybook tinybook 1 tuần 4 giờ
Phi hành gia đã để lại hàng đống phân trên Mặt Trăng và lần tới, chúng ta sẽ phải lên đó mang chúng về
Bên trong những túi đựng phân, cả một bầu trời kiến thức đang đợi nhân loại khám phá. Mục tiêu sứ mệnh Mặt Trăng tiếp theo sẽ PHẢI có phần "mang phân về Trái Đất để nghiên cứu".

Chỉ 3 ngày làm 'bay' mùi hôi sông Tô Lịch: Công nghệ Nhật sẽ đặt dưới đáy sông là gì?

tinybook tinybook 1 tuần 7 giờ
Chỉ 3 ngày làm bay mùi hôi sông Tô Lịch: Công nghệ Nhật sẽ đặt dưới đáy sông là gì?
Cùng tìm hiểu về công nghệ của Nhật Bản hứa hẹn sẽ làm sạch sông Tô Lịch này.

OPPO trở thành Đối tác Cao cấp của ba giải quần vợt danh giá Wimbledon, Roland-Garros và Rolex Paris Masters

tinybook tinybook 1 tuần 11 giờ
OPPO trở thành Đối tác Cao cấp của ba giải quần vợt danh giá Wimbledon, Roland-Garros và Rolex Paris Masters
Không chỉ đổi mới công nghệ, OPPO đang nâng cao hình ảnh thương hiệu bằng việc hợp tác với 3 giải quần vợt danh tiếng

Tất tần tật về nanoe – Công nghệ lọc khí hàng đầu từ Panasonic

tinybook tinybook 1 tuần 15 giờ
Tất tần tật về nanoe – Công nghệ lọc khí hàng đầu từ Panasonic
Ngày nay, việc lựa chọn điều hòa không còn gói gọn trong tiêu chí tốt, bền, làm lạnh nhanh hay tiết kiệm điện… mà còn phải tích hợp tính năng thanh lọc không khí, kháng khuẩn, bảo vệ sức khỏe cho các thành viên trong gia đình, đặc biệt là người cao tuổi và trẻ em.

Tại sao chỉ nhận cuộc gọi qua WhatsApp cũng có thể khiến bạn bị hack?

tinybook tinybook 1 tuần 16 giờ
Tại sao chỉ nhận cuộc gọi qua WhatsApp cũng có thể khiến bạn bị hack?
Với lỗ hổng trên ứng dụng WhatsApp, các mục tiêu của cuộc tấn công gần như không có cơ hội tự bảo vệ bản thân khi cuộc tấn công diễn ra.

Loạt ảnh cho thấy cách con người đối xử với những cánh rừng trên thế giới tệ bạc đến mức nào

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Loạt ảnh cho thấy cách con người đối xử với những cánh rừng trên thế giới tệ bạc đến mức nào
Phá rừng, đốt rừng, đào đãi đất rại các cánh rừng để tìm kiếm khoáng sản đã và sẽ là những nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường, cạn kiệt tài nguyên và ảnh hưởng đến hệ sinh thái của Trái Đất.

Để tăng tốc độ xử lý, tại sao CPU và RAM máy tính không được đóng gói chung với nhau?

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Để tăng tốc độ xử lý, tại sao CPU và RAM máy tính không được đóng gói chung với nhau?
Không chỉ các trở ngại kỹ thuật, các thực tế trong kiến trúc giữa CPU và bộ nhớ trong các bộ xử lý cũng khiến điều này trở nên ít có giá trị thực tế.

Đây là loại kính áp tròng thông minh mà DARPA và quân đội Mỹ đã mất công tìm kiếm suốt một thập kỷ qua

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Đây là loại kính áp tròng thông minh mà DARPA và quân đội Mỹ đã mất công tìm kiếm suốt một thập kỷ qua
Một loại kính áp tròng thông minh vừa được các nhà khoa học Pháp phát triển thành công hứa hẹn sẽ là tiền đề để cách mạng hóa quân đội với các thiết bị thông minh, hỗ trợ binh lính trong chiến đấu.

Du khách rơi vào miệng núi lửa đang hoạt động ở Hawaii mà vẫn sống sót trở về

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Du khách rơi vào miệng núi lửa đang hoạt động ở Hawaii mà vẫn sống sót trở về
Anh ta nói là do muốn được nhìn kỹ miệng núi hơn.

Sử dụng ánh sáng phát ra từ các hạt kim cương siêu nhỏ, Tiến sĩ người Việt đo được nhiệt độ ở kích thước nano

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Sử dụng ánh sáng phát ra từ các hạt kim cương siêu nhỏ, Tiến sĩ người Việt đo được nhiệt độ ở kích thước nano
Một nhóm nghiên cứu có liên kết từ nhiều quốc gia—đứng đầu là các nhà khoa học ở ĐH Công Nghệ Sydney (UTS), cụ thể là TS. Trần Trọng Toàn (quốc tịch Việt Nam) và TS. Bradac Carlo (quốc tịch Ý-Úc), phát triển một loại nhiệt kế kích thước nano có độ nhạy cực kỳ cao.

CIA chế tạo điệp viên "Mèo Robot" mất mấy năm mới xong, vừa thả ra đường đã bị ô tô đâm chết

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
CIA chế tạo điệp viên "Mèo Robot" mất mấy năm mới xong, vừa thả ra đường đã bị ô tô đâm chết
Cái kết đắng cho Chiến dịch Mèo Thính giác.

Đây là cách con sao biển tản bộ bên bờ biển, tốc độ 1 m/phút

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Đây là cách con sao biển tản bộ bên bờ biển, tốc độ 1 m/phút
Thong dong như đi dạo trong công viện vậy.

Giải quyết khủng hoảng rác nhựa bằng cách... chế ra một loại nhựa khác: Tại sao ý tưởng "IQ vô cực" này được đánh giá cực cao?

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Giải quyết khủng hoảng rác nhựa bằng cách... chế ra một loại nhựa khác: Tại sao ý tưởng "IQ vô cực" này được đánh giá cực cao?
Vì loại nhựa này cho phép chúng ta tái chế không giới hạn.

Nhờ áp dụng chất liệu đen nhất thế giới Vantablack, DJ đánh lừa được não bộ tất cả khán giả

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Nhờ áp dụng chất liệu đen nhất thế giới Vantablack, DJ đánh lừa được não bộ tất cả khán giả
Sau sự kiện Coachella, Gesaffelstein trở thành nghệ sĩ đầu tiên áp dụng Vantablack vào biểu diễn âm nhạc.

Trong điều kiện nóng bằng nửa bề mặt Mặt Trời, các nhà khoa học vẫn tạo ra được BĂNG

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Trong điều kiện nóng bằng nửa bề mặt Mặt Trời, các nhà khoa học vẫn tạo ra được BĂNG
Thí nghiệm mới thay đổi nhận thức của chúng ta về cách hình thành các hành tinh băng như Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương.

Liên Hợp Quốc cảnh báo: 1 triệu loài sinh vật có nguy cơ tuyệt chủng do bàn tay con người

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Liên Hợp Quốc cảnh báo: 1 triệu loài sinh vật có nguy cơ tuyệt chủng do bàn tay con người
Trong một cảnh báo phát đi mới đây của Liên Hợp Quốc, (LHQ) ước tính có khoảng 1 triệu trong số 8 triệu loài sinh vật trên hành tinh có nguy cơ bị đe dọa tuyệt chủng do bàn tay của con người.

Ngắm kiến trúc nhà phố độc đáo với không gian hiện đại, có phòng tập thể dục, chiếu phim và hồ bơi trong suốt trên nóc nhà

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Ngắm kiến trúc nhà phố độc đáo với không gian hiện đại, có phòng tập thể dục, chiếu phim và hồ bơi trong suốt trên nóc nhà
Kiến trúc hiện đại, nội thất thân thiện với môi trường, không gian phòng thoáng đãng và một bể bơi ấn tượng trên nóc nhà là những chi tiết có thể mô tả qua về ngôi nhà phố đặc biệt này ở Ý.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat