Китайские космонавты впервые синтезировали кислород в космосе

Экипаж миссии «Шэньчжоу-19» провел эксперимент, который может навсегда изменить правила игры в космонавтике. Китайские космонавты впервые в мире успешно синтезировали кислород и компоненты ракетного топлива с помощью искусственного фотосинтеза прямо на орбите.

Магия в ящике: как это работает

Китайские космонавты на станции «Тяньгун» успешно проверили эксперимент и превратили углекислый газ в кислород. Вся технология помещается в устройство размером с небольшой чемодан — аккуратный ящик, внутри которого находятся полупроводниковые катализаторы, которые творят настоящее волшебство: они превращают углекислый газ (тот самый, что выдыхают космонавты) и воду в кислород и этилен.

Если с кислородом всё понятно — им дышат, то этилен заслуживает отдельного внимания. Это углеводород, который может стать основой для производства ракетного топлива. По сути, космонавты научились самостоятельно заправлять свои корабли, используя углекислый газ. За 12 экспериментов система доказала свою работоспособность.

Можно сказать, что разработанная и протестированная космонавтами технология имитирует естественный процесс фотосинтеза зеленых растений специально разработанными физическими и химическими методами. Ранее подобные эксперименты на борту Международной космической станции были связаны с выращиванием растений, когда космонавты изучали влияние микрогравитации на фотосинтез. 

О внеземном искусственном фотосинтезе космонавты задумались еще в 2015 году. Сейчас кроме производства кислорода и топлива специальное устройство, установленное на «Тяньгуне», помогает собирать данные о многофазных химических процессах в условиях микрогравитации. Кроме того, технологию можно модернизировать и совершенствовать, чтобы тестировать различные катализаторы и реакции. 

Почему это прорыв, а не просто очередной эксперимент

До сих пор на Международной космической станции (МКС) кислород добывали методом электролиза — пропускали электричество через воду, расщепляя ее на водород и кислород. Технология надежная, проверенная, но у нее есть один огромный недостаток — энергопотрeбление. На МКС треть всей энергии, выделяемой системам жизнеобеспечения, уходит именно на добычу воздуха.

Китайский метод искусственного фотосинтеза работает при комнатной температуре и обычном давлении. Это значит, что он тратит значительно меньше драгоценной электроэнергии — а в дальних полетах каждый ватт на счету.

Кроме того, система универсальна. Просто меняя настройки катализатора, можно получать не только этилен, но и метан или даже муравьиную кислоту (простейшая карбоновая). А это уже не только топливо, но и сырье для производства сахаров — то есть еды.

Кто еще пытается дышать в космосе

Китайский эксперимент — не единственная попытка решить проблему замкнутого цикла жизнеобеспечения. Европейское космическое агентство уже много лет развивает проект MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative). Программа направлена на разработку технологии для будущей регенеративной системы жизнеобеспечения для долгосрочного поддержания жизнедеятельности человека в пилотируемых миссиях. В консорциум входят около 50 организаций, включая ESA, университеты, исследовательские центры (например, SCK CEN в Бельгии, UAB в Испании) и аэрокосмические компании из Бельгии, Испании, Франции, Швейцарии, Италии, Нидерландов и Канады.

В 2024 году ESA планировало отправить на МКС эксперимент ARTHROSPIRA-C с цианобактериями Limnospira indica. Эти микроорганизмы должны были производить кислород прямо в биореакторе в условиях микрогравитации. Европейцы пошли по биологическому пути — используют живые организмы для регенерации атмосферы и получения биомассы.

Не отстают и американские специалисты: еще в 2017 году в NASA экспериментировали с прототипами теплиц для Луны и Марса. Инженеры Космического центра Кеннеди совместно с Университетом Аризоны создали надувные модули, где с помощью LED-подсветки выращивали растения, которые должны были поглощать углекислый газ и выделять кислород.

Дорога на Луну 

Для чего всё это нужно? Ответ прост: без таких технологий невозможны ни долгосрочный обитаемый комплекс на поверхности Луны, ни полеты на Марс. Привезти с собой с Земли запас воздуха и воды на годы путешествия — физически невозможно.

Китайское достижение — не просто научная победа. Это реальный шаг к высадке на Луну, которую Пекин планирует осуществить до 2030 года. Умение производить кислород и топливо на месте, используя местные ресурсы (лунный реголит или атмосферу Марса), — это и есть та самая технология, которая превращает космические экспедиции из дорогостоящих авантюр в устойчивую реальность.