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.

Tàu Voyager 2 chính thức rời nhật quyển sau chuyến đi dài 41 năm, nhưng phải 30.000 năm nữa nó mới ra khỏi Hệ Mặt Trời!

tinybook tinybook 4 ngày 21 giờ
Tàu Voyager 2 chính thức rời nhật quyển sau chuyến đi dài 41 năm, nhưng phải 30.000 năm nữa nó mới ra khỏi Hệ Mặt Trời!
Tiếp bước Voyager 1, tàu Voyager 2 tiến ra vùng không gian giữa các vì sao. Đây là những gì nó phải đối diện trước mắt.

10 thí nghiệm khoa học kỳ lạ nhất lịch sử, từ uống rượu say xong lái xe cho tới để ong đốt vào "vùng nhạy cảm"

tinybook tinybook 5 ngày 12 giờ
10 thí nghiệm khoa học kỳ lạ nhất lịch sử, từ uống rượu say xong lái xe cho tới để ong đốt vào "vùng nhạy cảm"
Các nhà khoa học thực hiện thí nghiệm để chúng ta đỡ phải tò mò mà thử nghiệm.

Các nhà khoa học MIT sử dụng virus sinh học để tạo ra những cỗ máy tính chạy nhanh hơn

tinybook tinybook 5 ngày 12 giờ
Các nhà khoa học MIT sử dụng virus sinh học để tạo ra những cỗ máy tính chạy nhanh hơn
Bạn sẽ tiết kiệm được ít nhất 999.990 nano giây khi lưu tệp.

Trung Quốc dự định xây dựng căn cứ dưới đáy biển do AI toàn quyền điều hành

tinybook tinybook 5 ngày 13 giờ
Trung Quốc dự định xây dựng căn cứ dưới đáy biển do AI toàn quyền điều hành
Không phải con người, mà là những con robot sẽ đảm nhiệm công việc tưởng chừng như chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng này.

Xem 7 tấm ảnh GIF mới nhất của Elon Musk: vẫn đẹp trai và giàu cảm xúc

tinybook tinybook 6 ngày 11 giờ
Xem 7 tấm ảnh GIF mới nhất của Elon Musk: vẫn đẹp trai và giàu cảm xúc
Vẫn là ông Musk già năm nào ...

Alaska đã làm thế nào để sửa những con đường hư hại do động đất chỉ trong vài ngày?

tinybook tinybook 6 ngày 22 giờ
Alaska đã làm thế nào để sửa những con đường hư hại do động đất chỉ trong vài ngày?
Cái người ta cần ở đây là "tốc độ", làm thế nào Alaska làm được điều này?

So sánh 3 chipset hàng đầu thế giới Android: Snapdragon 855 vs. Kirin 980 vs. Exynos 9820

tinybook tinybook 1 tuần 13 giờ
So sánh 3 chipset hàng đầu thế giới Android: Snapdragon 855 vs. Kirin 980 vs. Exynos 9820
Cho dù Snapdragon 855 đang dẫn trước hai đối thủ khác nhưng sức mạnh cả 3 con chip flagship đều thừa đủ nhanh cho đa số các ứng dụng.

Tin không? 60% sản lượng điện toàn hòn đảo này được tạo ra từ bã mía

tinybook tinybook 1 tuần 18 giờ
Tin không? 60% sản lượng điện toàn hòn đảo này được tạo ra từ bã mía
Thời điểm hiện tại, mía của đảo Mauritius đã tạo ra lượng nhiên liệu sinh khối, đáp ứng được 14% nhu cầu sử dụng điện của người dân Mauritius.

Nhận vốn từ Bill Gates, các nhà khoa học Harvard sẽ tiến hành "che Mặt Trời" để Trái Đất bớt nóng

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Nhận vốn từ Bill Gates, các nhà khoa học Harvard sẽ tiến hành "che Mặt Trời" để Trái Đất bớt nóng
Đây là lần đầu tiên, một nhóm các nhà khoa học đứng ra thực hiện cách thức giảm biến đổi khí hậu gây tranh cãi. Họ định sẽ che bớt ánh sáng Mặt Trời!

[Vietsub] Cụ ông 83 tuổi dành 50 năm để xây dựng hầm trú ẩn hạt nhân từ 42 chiếc xe buýt

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
[Vietsub] Cụ ông 83 tuổi dành 50 năm để xây dựng hầm trú ẩn hạt nhân từ 42 chiếc xe buýt
Cụ ông cho biết: Căn hầm có đủ chỗ ở và "tất cả các tiện nghi sinh hoạt" cho khoảng 350 người để giúp con người gây dựng lại xã hội phòng trường hợp có xảy ra chiến tranh hạt nhân trong tương lai.

CIA hướng dẫn cách sinh hoạt để phi công bay 10 giờ liên tục không buồn đi vệ sinh, thử ngay nào

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
CIA hướng dẫn cách sinh hoạt để phi công bay 10 giờ liên tục không buồn đi vệ sinh, thử ngay nào
CIA thông cảm với phi công, hiểu rõ gánh nặng của việc đi ngoài hơn bao giờ hết, nên đã soạn thảo ra một bản hướng dẫn chi tiết về cách ăn uống trước khi bay, tránh cho phi công buồn đi vệ sinh khi đang trên độ cao 21.000 mét.

Bằng chứng khoa học mới nhất về “công nghệ” xây kim tự tháp của người Ai Cập cổ cách đây 4.500 năm

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Bằng chứng khoa học mới nhất về “công nghệ” xây kim tự tháp của người Ai Cập cổ cách đây 4.500 năm
Làm cách nào mà người dân Ai Cập cổ thể đưa những khối đá trắng rất nặng và lớn lên cao để tạo nên những biểu tượng kim tự tháp khổng lồ bền vững với thời gian? Họ đã sử dụng một thiết bị đặc biệt nào đó hay có sự trợ giúp của người ngoài hành tinh? Bài toán xây dựng kim tự tháp Ai Cập mà các kỹ sư và nhà khoa học đau đầu trong 4.500 năm qua đã có thêm manh mối qua phát hiện gần đây của một nhóm nghiên cứu quốc tế.

Sự thật bất ngờ đằng sau bãi biển toàn "bỏng ngô" ở Tây Ban Nha

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Sự thật bất ngờ đằng sau bãi biển toàn "bỏng ngô" ở Tây Ban Nha
Đừng dại thử những miếng “bỏng ngô” ở trên bãi biển này vì sự thật đằng sau nó sẽ khiến bạn phải bất ngờ và biết mình đã may mắn không ăn phải.

Chiếc drone với đôi cánh siêu dẻo này có thể bay lượn như loài chim ngay cả khi trời giông gió

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Chiếc drone với đôi cánh siêu dẻo này có thể bay lượn như loài chim ngay cả khi trời giông gió
Flex-Plane là một chiếc drone vô cùng đặc biệt với đôi cánh siêu dẻo và khả năng bay lượn trên không trung vô cùng ấn tượng.

Chiếc máy X-ray độc đáo này có thể tạo hình ảnh 3D cơ thể người

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Chiếc máy X-ray độc đáo này có thể tạo hình ảnh 3D cơ thể người
MARS Bioimaging mới đây vừa công bố chiếc máy quét X-ray đầu tiên của hãng, được thiết kế bởi hai cha con Phil và Anthony Butler.

App tiết kiệm pin trong điện thoại của bạn có thực sự hiểu quả?

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
App tiết kiệm pin trong điện thoại của bạn có thực sự hiểu quả?
Không có 1 chiếc điện thoại thông minh nào có thể hoạt động trong 24 giờ mà không cần sạc. Đây là lý do tại sao các ứng dụng tiết kiệm pin vẫn nằm trong số các ứng dụng phổ biến nhất. Nhưng các ứng dụng này có thực sự hiệu quả?

Trung Quốc phóng thành công tên lửa đưa tàu thăm dò lên vùng tối của Mặt Trăng, mang theo cả hạt giống để thử quang hợp

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Trung Quốc phóng thành công tên lửa đưa tàu thăm dò lên vùng tối của Mặt Trăng, mang theo cả hạt giống để thử quang hợp
Ngoài ra, sứ mệnh Mặt Trăng còn thu thập đất đá và khoáng thạch về để nghiên cứu.

Đây là những tiểu tiết bạn đã bỏ qua trong trailer Avengers: Endgame và giả thuyết đằng sau chúng

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Đây là những tiểu tiết bạn đã bỏ qua trong trailer Avengers: Endgame và giả thuyết đằng sau chúng
Đây là những gì chúng tôi nhận thấy trong trailer Avengers phần 4 và giả thuyết về chúng. Bạn nghĩ sao?

Tàu thăm dò InSight ghi lại âm thanh đầu tiên trên bề mặt Sao Hỏa

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Tàu thăm dò InSight ghi lại âm thanh đầu tiên trên bề mặt Sao Hỏa
"Nó chính là một âm thanh đến từ thế giới khác".

Lộ diện mẫu trực thăng chiến đấu đa dụng mới nhất của Nhật Bản sau 6 năm trì hoãn

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Lộ diện mẫu trực thăng chiến đấu đa dụng mới nhất của Nhật Bản sau 6 năm trì hoãn
Những năm qua, việc phát triển các loại máy bay mới cho Không quân Nhật Bản gặp rất nhiều khó khăn.

Vingroup đầu tư 4,5 triệu USD nghiên cứu giải mã gen người Việt

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Vingroup đầu tư 4,5 triệu USD nghiên cứu giải mã gen người Việt
Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn thuộc Vintech (Tập đoàn Vingroup) vừa công bố dự án Xây dựng cơ sở dữ liệu hệ biến dị di truyền của người Việt.

Fuji Xerox và Tổ chức Cứu trợ Trẻ em tiếp tục khởi động dự án trao tặng tài liệu học tập “Cho Em Vui Đến Trường”

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Fuji Xerox và Tổ chức Cứu trợ Trẻ em tiếp tục khởi động dự án trao tặng tài liệu học tập “Cho Em Vui Đến Trường”
Vừa qua, Công ty TNHH Fuji Xerox Việt Nam và công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng phối hợp cùng tổ chức Tổ chức Cứu trợ Trẻ em (SC) đã khởi động thành công dự án Trao Tặng Tài Liệu Học Tập “Cho Em Vui Đến Trường” lần thứ 3 tại Cần Thơ và Yên Bái.

Giải ngố: Dấu vân tay người chết có thể mở khóa điện thoại hay không?

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Giải ngố: Dấu vân tay người chết có thể mở khóa điện thoại hay không?
Không giống máy đọc vân tay quang học kiểu cũ, các cảm biến vân tay điện dung trên hầu hết smartphone hiện nay đều không dễ đánh lừa bằng những cách đơn giản.

Nhà vật lý học vũ trụ nổi tiếng: trong ngành công nghệ, Elon Musk còn quan trọng hơn cả Steve Jobs, Jeff Bezos và Mark Zuckerberg

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Nhà vật lý học vũ trụ nổi tiếng: trong ngành công nghệ, Elon Musk còn quan trọng hơn cả Steve Jobs, Jeff Bezos và Mark Zuckerberg
Neil deGrasse Tyson không ngần ngại sử dụng những từ có cánh dành cho Elon Musk.

Nhờ một bộ fanart, Pokemon trong 'Detective Pikachu' mới bước ra đời thực nuột đến vậy!

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Nhờ một bộ fanart, Pokemon trong Detective Pikachu mới bước ra đời thực nuột đến vậy!
Production designer của bộ phim đã phát hiện ra những tác phẩm của Palmer trên DeviantArt và từ đây, mọi thứ mới bắt đầu.

Giải pháp bung dù đặc biệt này sẽ là cứu cánh hoàn hảo nếu không may drone bị hỏng động cơ cánh quạt

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Giải pháp bung dù đặc biệt này sẽ là cứu cánh hoàn hảo nếu không may drone bị hỏng động cơ cánh quạt
Một giải pháp tuyệt vời như Nexus sẽ là cứu cánh tuyệt vời giúp bạn tránh mất vài “chục củ” tiền mua drone mới nhờ cơ chế bung dù vô cùng thông minh.

Ngày càng nhiều nhóm hacker tìm ra cách theo dõi iPhone

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Ngày càng nhiều nhóm hacker tìm ra cách theo dõi iPhone
Cho dù iPhone vẫn là một thiết bị tiêu dùng khá bảo mật, nhưng lượng người dùng đông đảo đã biến chiếc smartphone này thành đối tượng hấp dẫn cho các hacker tài năng.

Khoan vội trách Apple: Cái chết của các cổng kết nối đã đưa chúng ta tới những trải nghiệm tiện lợi hơn

tinybook tinybook 5 ngày 11 giờ
Khoan vội trách Apple: Cái chết của các cổng kết nối đã đưa chúng ta tới những trải nghiệm tiện lợi hơn
Mỗi thay đổi đều bất tiện, vì khi các nhà sản xuất thay đổi thì người dùng ngay lập tức nghĩ đến chuyện... đưa trải nghiệm cũ trở lại.

Qualcomm giành chiến thắng, Tòa án Trung Quốc ra lệnh cấm bán nhiều dòng iPhone tại nước này

tinybook tinybook 1 tuần 2 phút
Qualcomm giành chiến thắng, Tòa án Trung Quốc ra lệnh cấm bán nhiều dòng iPhone tại nước này
Chiến thắng của Qualcomm đã khiến cho iPhone X và những dòng sản phẩm cũ hơn bị cấm bán ra tại Trung Quốc.

2 chiếc iPhone vừa "lật tẩy" âm mưu chiếm 2,5 triệu USD tiền bảo hiểm của gã đàn ông sát hại chính vợ mình

tinybook tinybook 1 tuần 11 giờ
2 chiếc iPhone vừa "lật tẩy" âm mưu chiếm 2,5 triệu USD tiền bảo hiểm của gã đàn ông sát hại chính vợ mình
Đây không phải là lần đầu tiên iPhone giúp cảnh sát lần ra sự thật của các vụ án.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat