Китай випробував штучний фотосинтез на орбіті

Коли людство мріє про далекі космічні подорожі, постає одне критичне питання: як забезпечити астронавтів киснем і паливом без постійних поставок із Землі? Китайські вчені щойно продемонстрували можливе рішення на борту космічної станції Тяньгун, що перекладається як Небесний палац.

Екіпаж місії Шеньчжоу-19 успішно провів експерименти з виробництва кисню та ракетного палива безпосередньо на орбіті. Технологія імітує природний процес фотосинтезу, який використовують рослини для перетворення вуглекислого газу та води на кисень і глюкозу.

Астронавти працювали зі спеціалізованим пристроєм у формі висувної шухляди, оснащеним напівпровідниковими каталізаторами. Усередині цієї компактної лабораторії вони перетворювали вуглекислий газ і воду на кисень та етилен. Другий продукт має особливе значення, адже етилен можна переробити на ракетне паливо. Хоча китайські дослідники почали вивчати позаземний штучний фотосинтез ще у 2015 році, демонстрація його роботи на орбіті стала важливою віхою.

Система працювала за кімнатної температури та нормального атмосферного тиску. Це критичне покращення, оскільки воно різко знижує величезні енергетичні потреби, які зазвичай пов'язані з високотемпературним або високотисковим хімічним синтезом. За даними Китайської програми пілотованої космонавтики, процес також продемонстрував точний контроль над потоками газів і рідин у мікрогравітації, що є надзвичайно складним завданням, необхідним для майбутнього космічного виробництва.

«Ця технологія імітує природний процес фотосинтезу зелених рослин через інженерні фізичні та хімічні методи, використовуючи ресурси вуглекислого газу в обмежених просторах або позаземних атмосферах для виробництва кисню та вуглецевого палива», пояснили в репортажі китайського державного телеканалу CCTV.

Змінюючи каталізатор, дослідники можуть виробляти інші цінні сполуки, такі як метан або мурашина кислота, які можуть служити прекурсорами для палива або навіть цукрів.

Ця можливість узгоджується з ширшою стратегією Китаю щодо тривалого перебування на орбіті. У січні 2025 року запуск супутника Шицзянь-25 випробував нові технології для дозаправки на орбіті, створюючи потенційну майбутню екосистему, де Тяньгун виробляє паливо, яке супутники на кшталт Шицзянь-25 розповсюджують.

Космічні агентства по всьому світу давно шукають способи підтримувати астронавтів під час місій у далекий космос. Наразі Міжнародна космічна станція покладається на електроліз, який використовує електрику від сонячних панелей для розщеплення води на водень і кисень. Хоча цей метод ефективний, він споживає значну кількість енергії. МКС витрачає третину своєї енергії, зарезервованої для систем контролю навколишнього середовища та життєзабезпечення, на генерацію кисню. Для порівняння, система штучного фотосинтезу, випробувана на Тяньгуні, потребує набагато менше енергії, що робить її більш придатною для тривалих місій.

Це узгоджується з глобальним переходом до виробництва на місці. Людство відходить від епохи, коли доводилося запускати кожну запасну частину та ковток повітря із Землі. Наприклад, Європейське космічне агентство вперше успішно надрукувало металеві деталі на МКС на початку цього року за допомогою тривимірного друку.

Китай інтегрує цю філософію в ширшу стратегію орбітальної довговічності. У січні 2025 року супутник Шицзянь-25 випробував технології для дозаправки на орбіті. Коли ви поєднуєте це з новою здатністю Тяньгуна виробляти компоненти палива, ви починаєте бачити майбутню екосистему, де космічна станція діє як заправна станція для супутників.

Маючи плани щодо пілотованої місії на Місяць до 2030 року, Китай закріплює свої позиції як лідера у сфері сталих космічних технологій. Вирішуючи дві найбільші проблеми космічних подорожей, а саме придатне для дихання повітря та рух, зірки раптом стають трохи ближчими. І все це завдяки скромному пристрою на борту космічної станції, що обертається навколо Землі.