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.

Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5
Thống đốc thủ đô Bangkok, Thái Lan mới đây đã khởi động chiến dịch sử dụng drone để phun nước vào không khí nhằm giảm tình trạng khói bụi đang che phủ khắp thủ đô của Thái Lan.

Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc
Tưởng chừng chủ đề gần đây không gì hot hơn Tết, nhưng với cộng đồng gamer rồi cả các streamer Liên Quân Mobile thì trend đang đứng top bảng chính là…đập bim bim!

Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc
Các phương tiện chạy điện đang ngày càng trở nên đa dạng.

Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam
Ông Nguyễn Bá Diệp – Phó chủ tịch Ví điện tử MoMo khẳng định chắc chắn lì xì online sẽ trở nên phổ biến bởi tiện lợi, an toàn mà vẫn mang đậm tính đặc trưng của Tết cổ truyền.

Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo
Khá bất ngờ khi hóa thạch của một loài côn trùng cổ đại lại được bảo quan bên trong một viên đá opal hay còn gọi là đá mắt mèo vô cùng quý hiếm.

Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!
Không giống như khoan bê tông hay khoan nền đất, khoan băng cần một hệ thống khoan đặc biệt.

Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?

tinybook tinybook 3 tuần 1 giờ
Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?
Người ta tìm thấy dấu hiệu của khuẩn kháng thuốc tại những nơi cách rất xa so với xã hội con người. Và tất nhiên, đây là tin chẳng vui chút nào.

Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?

tinybook tinybook 3 tuần 5 giờ
Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?
Liệu bạn có dám bỏ ra 80 USD chỉ để dùng một tờ khăn giấy xì mũi chứa đầy virus của người bị mắc bệnh cảm cúm?

3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu

tinybook tinybook 3 tuần 5 giờ
3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu
Tất cả thế giới ra đây mà xem, chỉ vài thao tác đơn giản như đang giỡn là cái Tết đậm đà đã về với bao bản đồ và hàng triệu gamer khắp mọi miền quê.

Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm

tinybook tinybook 3 tuần 6 giờ
Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm
Dự kiến cuối năm nay, chúng ta sẽ được tận mắt chiêm ngưỡng chiếc xe điện Porsche Taycan.

Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng

tinybook tinybook 3 tuần 11 giờ
Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng
Thử tưởng tượng xem một ngày nào đó bạn nhìn lên Mặt Trăng vào một đêm mùa hè và thấy một bầu trời đầy sao cùng một tấm biển quảng cáo khổng lồ. Đó là hình dung của một start-up Nga trong tương lai không xa.

Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

tinybook tinybook 3 tuần 18 giờ
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!

tinybook tinybook 3 tuần 21 giờ
Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!
Tưởng tượng đến lúc bạn chỉ cần kết nối Wi-Fi, điện thoại của bạn đã được sạc. Cuộc đời sẽ tuyệt vời và tiện lợi tới mức nào!

Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch

tinybook tinybook 3 tuần 23 giờ
Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch
Nhà vật lý học già vẫn chưa muốn ngưng cống hiến.

Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla
Nhà tâm lý học có tiếng bày tỏ lo lắng với tương lai của Tesla.

Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn
“Siêu rắn” – super solid, một trạng thái vật chất có cấu trúc tinh thể của một chất rắn nhưng lại có thể chảy được như chất lỏng

Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?
Áo và Úc trong tiếng Việt thì không sao, nhưng tiếng Anh thì lại rất dễ nhầm lẫn. Vậy có gì liên quan giữa 2 quốc gia này không, khi chúng cách nhau cả chục ngàn cây số.

Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?
Cho dù biết trước về mối nguy hiểm của iPhone và iOS nhưng tại sao Nokia vẫn chậm chạp đối phó để rồi cuối cùng sụp đổ chỉ sau một thời gian ngắn? Và liệu Apple có đi theo vết xe đổ này?

Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc
Công ty chuyên xây dựng mô hình làm việc chung Spaces mới đây đã hợp tác với thương hiệu phong cách sống Marie-Stella-Maris tạo ra “Spirit de Travail”, một loại nước hoa có thể khả năng tăng hiệu suất công việc.

Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm
Nhiên liệu nhiệt Mặt Trời hứa hẹn sẽ trở thành một loại nhiên liệu mới của tương lai.

Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng
Khi hoàn thành báo cáo nghiên cứu, các nhà khoa học biết mình sẽ bị nhiều người trong ngành phản đối.

Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào
Đó là một thủ thuật xưa trong phẫu thuật giác mạc, có thể biến mắt bệnh nhân trông như một viên hồng ngọc nhưng đổi lại là những rủi ro kỳ lạ.

[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?
Thông qua đoạn video time-lapse thú vị trong bài viết này, bạn sẽ có cơ hội biết được quy trình tạo ra những chiếc xe điện Tesla Model 3 vô cùng kỳ công.

Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết
Lại một mùa xuân vận nữa đến với người dân Trung Quốc và năm nay ước tính sẽ có tới 3 tỷ lượt di chuyển về quê ăn Tết chỉ trong vòng 40 ngày.

Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh
Khi không làm gì cả không có nghĩa là bộ não của bạn không có ích.

Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh
"Em trong mắt tôi".

Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác
Không phải sự sống tới từ hành tinh khác, chỉ là các thành phần cấu tạo nên nó thôi nhé!

[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương
Khi nhìn những con sóng cuộn trào với góc nhìn từ dưới lòng biển, chúng ta mới thấy hết được vẻ đẹp thực sự của đại dương ấn tượng đến như thế nào.

Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác
Sức mạnh khủng khiếp của hệ thống laser 100 gigawatt sẽ biến Trái Đất thành một ngọn hải đăng, thắp sáng cả một góc Ngân hà.

Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to
Bất cứ ai đang sở hữu TV 4K cũng nghĩ rằng 8K là "mơ ước", rằng nội dung chưa có thì sao mà xem, rằng 8K chẳng khác gì với 4K qua đôi mắt người. Nhưng đó là khi bạn chưa nhìn thấy một chiếc TV 8K đủ lớn thực sự ngoài đời.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat