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.

Người đàn ông dành cả đời chế tạo áo giáp chống gấu: nhiều bài học đáng trân trọng

tinybook tinybook 3 tuần 17 giờ
Người đàn ông dành cả đời chế tạo áo giáp chống gấu: nhiều bài học đáng trân trọng
Ông thoát chết khi bị một con gấu tấn công, nhưng khi trở về an toàn, ông nhức nhối với một vết sẹo tinh thần. Từ đó, ý tưởng về bộ giáp chống gấu ra đời ...

Hãng hàng không Mỹ muốn sử dụng máy chụp cắt lớp 3D để soi hành lý của khách

tinybook tinybook 3 tuần 18 giờ
Hãng hàng không Mỹ muốn sử dụng máy chụp cắt lớp 3D để soi hành lý của khách
Từ nay tới cuối năm tới, 240 máy chụp loại này có thể được triển khai tại các sân bay Mỹ.

Chiêm ngưỡng súng trường tấn công “Rắn hai đầu” siêu độc đáo, siêu đắt đỏ của công ty Israel

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Chiêm ngưỡng súng trường tấn công “Rắn hai đầu” siêu độc đáo, siêu đắt đỏ của công ty Israel
Súng trường Gilboa Snake dùng đạn cỡ .223 Rem./5.56 NATO có hai bệ khóa nòng và hai nòng súng dài 9,5 inch với bước ren xoắn là 1:7

Thật khó tin khi hiệu ứng kĩ xảo khó nhất trong phim Vùng Đất Câm Lặng là lớp ngô dày 30 centimet

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Thật khó tin khi hiệu ứng kĩ xảo khó nhất trong phim Vùng Đất Câm Lặng là lớp ngô dày 30 centimet
Với kinh phí chỉ 17 triệu USD nhưng thu về tận 330 triệu USD. Đó là những con số biết nói cho thấy thành công vượt bậc của A Quite Place.

Ai là người quay/chụp lại khoảnh khắc Neil Armstrong trở thành người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng?

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Ai là người quay/chụp lại khoảnh khắc Neil Armstrong trở thành người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng?
Rõ ràng, bên cạnh việc chuẩn bị những thiết bị, tàu vũ trụ và mọi thứ chuyên môn liên quan tới việc hạ cánh và đặt chân lên Mặt Trăng, các chuyên gia còn phải chuẩn bị những giải pháp để ghi lại khoảnh khắc lịch sử này.

Nghiên cứu không cần thực hiện cũng đoán ra được: não người có nếp nhăn là vì con người thông minh

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Nghiên cứu không cần thực hiện cũng đoán ra được: não người có nếp nhăn là vì con người thông minh
Bộ não của loài người không hề gấp nếp một cách ngẫu nhiên - đó là một mô hình cụ thể biểu diễn các chức năng riêng biệt.

Khám phá WPA3: Lớp bảo mật Wi-Fi vững chắc cho kỷ nguyên kết nối của IoT

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Khám phá WPA3: Lớp bảo mật Wi-Fi vững chắc cho kỷ nguyên kết nối của IoT
Cùng với sự lên ngôi của kỷ nguyên IoT với các thiết bị kết nối thông minh thế hệ mới, công nghệ Wi-Fi cần một lớp bảo mật mới vững chắc hơn, và đó là lúc WPA3 ra đời.

Ở Guatemala có những ngôi mộ được sơn đủ mọi gam màu sặc sỡ để tôn vinh người đã mất

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Ở Guatemala có những ngôi mộ được sơn đủ mọi gam màu sặc sỡ để tôn vinh người đã mất
Trong tín ngưỡng văn hóa của Guatemala, cõi âm hay thế giới bên kia luôn được tôn vinh cao nhất và khía cạnh văn hóa này thể hiện rõ nhất ở chính cách trang trí các ngôi mộ trong nghĩa trang.

[Video] Xem cảnh phá dỡ tổ hợp bệ phóng tên lửa của NASA chỉ trong nháy mắt

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
[Video] Xem cảnh phá dỡ tổ hợp bệ phóng tên lửa của NASA chỉ trong nháy mắt
Khi không còn hữu dụng nữa, bệ phóng tên lửa Launch Complex 17 của NASA đã bị phá dỡ để nhường chỗ cho một công trình khác tiện dung hơn.

Có một cánh đồng lúa đặc biệt chuyên tạo ra các nhân vật hoạt hình nổi tiếng ở Nhật Bản

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Có một cánh đồng lúa đặc biệt chuyên tạo ra các nhân vật hoạt hình nổi tiếng ở Nhật Bản
Nhật Bản là quốc gia chưa bao giờ khiến người khác không khỏi ngạc nhiên và thích thú và nghệ thuật trình diễn tác phẩm ngay trên cánh đồng lúa là một ví dụ điển hình như vậy.

Ăn chất béo không khiến bạn béo, nhưng ăn đường thì có

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Ăn chất béo không khiến bạn béo, nhưng ăn đường thì có
Người ta thường nghĩ rằng những đồ ăn giàu dinh dưỡng như kem bơ hay cá hồi sốt bơ sẽ khiến bạn tăng cân. Tương tự, ăn nhiều đồ ăn có đường như ngũ cốc trộn đường hay bánh donut nhiều carb chắc chắn không hề tốt cho vòng eo của bạn.

4 sai lầm này nhỏ xíu nhưng đã khiến NASA gặp thảm họa, thiệt hại cả tỷ đô

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
4 sai lầm này nhỏ xíu nhưng đã khiến NASA gặp thảm họa, thiệt hại cả tỷ đô
Mọi sai lầm đều phải trả giá, và cái giá ấy sẽ là cực đắt khi bạn làm việc ở NASA.

Nhiếp ảnh gia chuyên săn được cảnh tượng cơn bão cát khồng lồ trên bầu trời Arizona, Mỹ

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Nhiếp ảnh gia chuyên săn được cảnh tượng cơn bão cát khồng lồ trên bầu trời Arizona, Mỹ
Cơn bão cát khổng lồ vắt ngang qua bầu trời bang Arizona, Mỹ giống như một tấm màn phủ tưởng chừng chỉ thấy trong các rạp hát lớn.

Đây là hai thảm kịch thời Trung Cổ đã trực tiếp truyền cảm hứng cho sự kiện Đám Cưới Đỏ trong Game of Thrones

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Đây là hai thảm kịch thời Trung Cổ đã trực tiếp truyền cảm hứng cho sự kiện Đám Cưới Đỏ trong Game of Thrones
The North remembers.

Gia đình kỳ lạ tại Indonesia cuồng Doremon tới nỗi dán hình Doremon khắp ngôi nhà

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Gia đình kỳ lạ tại Indonesia cuồng Doremon tới nỗi dán hình Doremon khắp ngôi nhà
Hiếm có gia đình nào hâm mộ chú mèo máy Doremon một cách cuồng nhiệt như kiểu một gia đình tại Indonesia.

Dự án Ecobrick: tái chế nhựa làm gạch xây nhà, giải pháp hiệu quả bậc nhất thời điểm hiện tại

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Dự án Ecobrick: tái chế nhựa làm gạch xây nhà, giải pháp hiệu quả bậc nhất thời điểm hiện tại
Một cách tuyệt vời để tái chế thứ rác thải nhựa độc hại, khó phân hủy. Dưới hình dạng những viên gạch ecobrick, ta bắt chúng tiếp tục phục vụ cuộc sống cho tới cuối vòng đời của nhựa thì thôi!

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

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
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
Đây chính là chìa khóa cho việc du hành không gian trong thời gian dài.

Bí mật tờ văn tự cổ viết trên giấy cói niên đại 2.000 năm tuổi đã được giải đáp: hóa ra là chữ bác sĩ

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Bí mật tờ văn tự cổ viết trên giấy cói niên đại 2.000 năm tuổi đã được giải đáp: hóa ra là chữ bác sĩ
Có lẽ đó chính là lý do tại sao 500 năm nay, không một ai giải ra được nó.

Sâu khoảng 200 km dưới lòng đất, các nhà khoa học ước tính có tới hơn 1 triệu tỉ tấn kim cương đang "ngủ yên"

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Sâu khoảng 200 km dưới lòng đất, các nhà khoa học ước tính có tới hơn 1 triệu tỉ tấn kim cương đang "ngủ yên"
Sẽ là thảm họa khi đám kim cương này lộ thiên: vừa tạo ra hỗn loạn thị trường mà vừa phải có những cơn động đất mạnh lắm chúng mới xuất hiện.

Về chuyện anh chàng bị máy tính đuổi việc: nếu có AI thông minh hơn, chúng ta đã có thể tránh được việc này

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Về chuyện anh chàng bị máy tính đuổi việc: nếu có AI thông minh hơn, chúng ta đã có thể tránh được việc này
Một số người có thể cho rằng trí tuệ nhân tạo đang có quá nhiều quyền lực để ảnh hưởng lên cuộc sống chúng ta nhưng bài viết này, với quan điểm của Adrian Hopgood, lại có một góc nhìn khác.

Đây là cách luyện cho não bộ của bạn thông minh hơn, giống những gì Nikola Tesla đã thực hiện

tinybook tinybook 4 tuần 17 giờ
Đây là cách luyện cho não bộ của bạn thông minh hơn, giống những gì Nikola Tesla đã thực hiện
Bộ não là công cụ duy nhất giúp chúng ta hiểu được thế giới này, khi mà thực tại là một trò chơi xếp hình khổng lồ không có bản hướng dẫn, không có đủ các mảnh ghép và ta chưa đủ khả năng chơi được nó.

Anh chàng này vừa bị máy tính đuổi việc, đến sếp anh là người thật cũng không cứu được

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Anh chàng này vừa bị máy tính đuổi việc, đến sếp anh là người thật cũng không cứu được
Sau 3 tuần dài đằng đẵng, quản lý mới biết chuyện gì xảy ra với anh Ibrahim Diallo: đó là lỗi của con người.

Mexico: Cảnh sát thi trượt sát hạch sẽ phải dùng súng cao su và đạn đá thay cho súng thật

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Mexico: Cảnh sát thi trượt sát hạch sẽ phải dùng súng cao su và đạn đá thay cho súng thật
Giờ đây, thay vì được vũ trang bằng súng ngắn thì 100 viên cảnh sát thi trượt kỳ sát hạch chỉ được dùng súng cao su và đạn đá mà thôi.

Khám phá Bluetooth 5.0: Ích lợi nhìn thấy rõ trong tương lai cho người dùng Apple

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Khám phá Bluetooth 5.0: Ích lợi nhìn thấy rõ trong tương lai cho người dùng Apple
Với Bluetooth 5.0, tầm nhìn của Apple về một thế giới không dây hoàn toàn trở nên hiện thực và rộng mở hơn bao giờ hết.

Đây là hình ảnh X-quang màu 3D đầu tiên trên thế giới, đừng xem nếu bạn yếu tim

tinybook tinybook 4 tuần 2 ngày
Đây là hình ảnh X-quang màu 3D đầu tiên trên thế giới, đừng xem nếu bạn yếu tim
Để phát hiện xương bị nứt gãy, người ta thường sử dụng một hình ảnh trắng đen với độ tương phản cao. Nhưng sau hơn 120 năm tồn tại, hình ảnh X-quang nay đã được nâng lên một tầm cao mới, đủ màu sắc, 3D, cho thấy không chỉ mỗi xương trong cơ thể bạn!

Israel đăng ký bằng sáng chế phát tán mùi hương bằng smartphone, sẽ bán trên toàn cầu

tinybook tinybook 4 tuần 2 ngày
Israel đăng ký bằng sáng chế phát tán mùi hương bằng smartphone, sẽ bán trên toàn cầu
Một bằng sáng chế của Israel mới đăng ký gần đây miêu tả một công nghệ phát tán mùi hương yêu thích bằng smartphone và sẽ bán ra tại Bắc Mỹ và Viễn Đông.

Vào thời kì Đại suy thoái, các công ty sản xuất bột mì đã in họa tiết lên bao vải để các mẹ có thể tái chế thành quần áo đẹp cho trẻ em

tinybook tinybook 1 tháng 6 giờ
Vào thời kì Đại suy thoái, các công ty sản xuất bột mì đã in họa tiết lên bao vải để các mẹ có thể tái chế thành quần áo đẹp cho trẻ em
Một hành động cực kì nhân văn, cho thấy tình cảm giữa người và người thể hiện rõ nhất khi đang khó khăn tột cùng.

Ai sẽ thắng trong cuộc đua song mã giữa Samsung và Xiaomi ở Ấn Độ?

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Ai sẽ thắng trong cuộc đua song mã giữa Samsung và Xiaomi ở Ấn Độ?
Các ước tính doanh thu mới phản ánh một sự trở lại lớn cho Samsung, công ty từng thống trị thị trường Ấn Độ trong sáu năm nhưng đã bị Xiaomi vượt qua vào cuối năm 2017.

Apple kỷ niệm World Emoji Day bằng 70 emoji mới, chính thức ra mắt vào cuối năm nay

tinybook tinybook 4 tuần 22 giờ
Apple kỷ niệm World Emoji Day bằng 70 emoji mới, chính thức ra mắt vào cuối năm nay
Có cả quả xoài, bánh Trung thu, rau sống, tôm hùm, kangaroo, tóc xoăn, đầu hói...

Lợi nhuận từ App Store của Apple cao gấp đôi Google Play Store, dù số lượt tải chỉ bằng một nửa

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Lợi nhuận từ App Store của Apple cao gấp đôi Google Play Store, dù số lượt tải chỉ bằng một nửa
Công ty phân tích ứng dụng Sensor Tower vừa tung ra báo cáo mới nhất cho thấy App Store của Apple một lần nữa đánh bại đối thủ Google Play Store về mặt lợi nhuận.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat