Искусственный фотосинтез: ключ к выживанию за пределами Земли

Фотосинтез – это процесс, благодаря которому жизнь на Земле существует уже 2,3 миллиарда лет. Он позволяет растениям и другим организмам преобразовывать солнечный свет, воду и углекислый газ в кислород и энергию. Но что делать, если мы захотим жить за пределами Земли?

Согласно новой статье, опубликованной в Nature Communications, искусственный фотосинтез может стать ключом к выживанию и процветанию вдали от нашей планеты. Уже существуют способы получения кислорода путем переработки углекислого газа, но они ненадежны и сложны в обслуживании. Поиск альтернативных систем продолжается.

Одна из возможностей заключается в использовании искусственного фотосинтеза – сбора солнечной энергии и ее использования для производства кислорода и утилизации углекислого газа в одном устройстве. Единственным другим источником энергии в таком устройстве была бы вода. Это могло бы уменьшить вес и объем системы – два ключевых критерия для освоения космоса.

Вместо хлорофилла, который отвечает за поглощение света растениями и водорослями, в этих устройствах используются полупроводниковые материалы, которые могут быть непосредственно покрыты простыми металлическими катализаторами, поддерживающими желаемую химическую реакцию.

Анализ показывает, что эти устройства действительно были бы жизнеспособны в дополнение к существующим технологиям жизнеобеспечения, таким как генератор кислорода, используемый на МКС. Это особенно актуально в сочетании с устройствами, которые концентрируют солнечную энергию для приведения реакций в действие.

Есть и другие подходы. Например, можно производить кислород непосредственно из лунного грунта (реголита), но для этого требуются высокие температуры. С другой стороны, устройства искусственного фотосинтеза могли бы работать при комнатной температуре и давлении, характерном для Марса и Луны. Это означает, что их можно было бы использовать непосредственно в местах обитания, используя воду в качестве основного ресурса.

Это особенно интересно, учитывая предполагаемое наличие ледяной воды в лунном кратере Шеклтон, который является предполагаемым местом посадки в будущих лунных миссиях. На Марсе атмосфера состоит почти на 96% из углекислого газа, что идеально подходит для устройства искусственного фотосинтеза. Интенсивность света на Красной планете слабее, чем на Земле, из-за большего расстояния от Солнца, однако эти устройства смогут работать и там.

Искусственный фотосинтез – это не только возможность выживания в космосе, но и новый способ решения проблемы изменения климата на Земле. Ученые по всему миру работают над созданием более эффективных устройств искусственного фотосинтеза, которые могут использоваться для очистки атмосферы от углекислого газа и производства чистой энергии.