Hacer oxígeno con imanes podría ayudar a los astronautas a respirar mejor

Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público

Un equipo internacional de científicos, incluido un químico de la Universidad de Warwick, ha propuesto una forma potencialmente mejor de producir oxígeno para los astronautas en el espacio utilizando el magnetismo.

Conclusión de un nuevo artículo sobre separación de fases magnéticas en microgravedad publicado en microgravedad npj por investigadores de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, la Universidad de Colorado Boulder y Frei Universität Berlin en Alemania.

Mantener la respiración de los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional y otras naves espaciales es un proceso complejo y costoso. A medida que los humanos planifiquen futuras misiones a la Luna o Marte, se requerirá una mejor tecnología.

El autor principal Álvaro Romero Calvo, reciente Ph.D. “En la Estación Espacial Internacional, el oxígeno se genera utilizando una celda de electrólisis que divide el agua en hidrógeno y oxígeno, pero luego hay que sacar esos gases del sistema”, dice el graduado de la Universidad de Colorado en Boulder. El investigador de la NASA, Ames, concluyó que adaptar la misma estructura en un viaje a Marte tendría una masa y unas penalizaciones de fiabilidad tan grandes que no tendría sentido utilizarla”.

“La separación de fases eficiente en entornos de baja gravedad es un obstáculo para la exploración espacial humana y se conoce desde los primeros vuelos al espacio en la década de 1960”, dice la Dra. Katharina Brinkert, del Departamento de Química y el Centro de Tecnología Espacial Aplicada de la Universidad de Warwick. y microgravedad (ZARM) en Alemania para un sistema de soporte vital a bordo de la nave espacial y la Estación Espacial Internacional (ISS), donde se produce oxígeno para la tripulación en sistemas de electrolizadores de agua y requiere la separación del electrodo y el electrolito líquido”.

El problema principal es la flotabilidad.

Imagina un vaso de refresco. En la Tierra, burbujas de dióxido de carbono2 Flotan rápidamente hacia la superficie, pero en ausencia de la gravedad, esas burbujas no tienen adónde ir. En cambio, permanecen suspendidos en el líquido.

La NASA actualmente usa centrífugas para expulsar los gases, pero estas máquinas son grandes y requieren una masa, energía y mantenimiento significativos. Mientras tanto, el equipo ha realizado experimentos que demuestran que los imanes pueden lograr los mismos resultados en algunos casos.

Aunque las fuerzas magnéticas son bien conocidas y entendidas, su uso por parte de los ingenieros en aplicaciones espaciales no se ha explorado completamente porque la gravedad dificulta probar la tecnología en la Tierra.

Ingrese al Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM) en Alemania. Allí, Brinkert, que lleva a cabo una investigación en curso financiada por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), dirigió al equipo en pruebas experimentales exitosas en una instalación especial de torre de caída que simula condiciones de microgravedad.

Aquí, los grupos desarrollaron un procedimiento para separar las burbujas de gas de las superficies de los electrodos en entornos de microgravedad creados durante 9,2 segundos en una torre de descenso de Bremen. Este estudio demuestra por primera vez que las burbujas de gas se pueden “atraer” y “repeler” de un simple imán de neodimio en microgravedad sumergiéndolas en diferentes tipos de solución acuosa.

La investigación podría abrir nuevas vías para los científicos e ingenieros que desarrollan sistemas de oxígeno, así como otras investigaciones espaciales que involucran cambios de fase de líquido a gas.

El Dr. Brinkert dice: “Estos efectos tienen graves consecuencias para el desarrollo posterior de los sistemas de separación de fases, como los vuelos espaciales de larga distancia, lo que sugiere que se puede lograr una producción eficiente de oxígeno y, por ejemplo, de hidrógeno en los sistemas hidroelectrolizadores incluso en ausencia de una casi completa fuerza de flotación.

El profesor Hanspeter Schaub de la Universidad de Colorado Boulder dice que “después de años de investigación analítica y computacional, la capacidad de usar esta increíble torre de caída en Alemania ha proporcionado evidencia concreta de que este concepto funcionará en el entorno de gravedad cero del espacio”.


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más información:
Alvaro Romero Calvo et al., Separación magnética de fases en microgravedad, microgravedad npj (2022). DOI: 10.1038 / s41526-022-00212-9

Presentado por la Universidad de Warwick

La frase: Hacer oxígeno con imanes puede ayudar a los astronautas a respirar más fácilmente (12 de agosto de 2022) Obtenido el 12 de agosto de 2022 de https://phys.org/news/2022-08-oxygen-magnets-astronauts-easy.html

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