Astronomiya

Kosmosdakı hidrogen və oksigen

Kosmosdakı hidrogen və oksigen

kimya bizə hidrogen və oksigeni qarışdırarkən nəticənin bir partlama və su olduğunu söyləyir.

sualım budur: bu astronomik miqyasda baş verirmi? məsələn, planet boyu hidrogen buludunun planet ölçüsündə oksigen buludu ilə toqquşduğunu, böyük bir partlayış meydana gətirdiyini və planetin suyun əsasını təşkil etdiyini heç müşahidə etdilər?


Hidrogen və oksigen yalnız kifayət qədər enerji olduqda reaksiya verir. Məsələn, 1 atmosferdə hidrogenin yanma temperaturu 536 ° C-dir. Bu səbəbdən bir balondakı qarışıq hidrogen və oksigenlə təcrübəni edə bilərsiniz ki, yalnız yanmış bir konus ilə balona toxunduğunuzda partlayar.

Yer soyuqdur. Molekulyar buludların Kelvin onlarla dərəcə isti var. Molekulyar təmiz oksigen buludunun mövcud olduğu və molekulyar bir hidrogen buludu ilə qarşılaşdığı nadir hallarda (mümkünsüz deyilsə) bir partlayış üçün kifayət qədər enerji olmazdı.


Bir oksigen qazı mümkün olmasa da, bir planetdə oksigenlə zəngin bir atmosfer, fotosintez yolu ilə mümkündür. Məsələn, dünya. Metanla zəngin bir atmosfer (Titan) olduğu kimi hidrogenlə zəngin bir planet (Yupiter və ya Saturn) da mümkündür.

Buna bənzər iki cismin toqquşması olsaydı, ehtimal ki, oksigen və yanacaq yanma prosesi ilə çox böyük bir alov görərdiniz. Yəni cazibə qüvvəsi təsiri hər hansı bir kimyəvi yanmadan daha çox enerji istehsal edəcəkdir. Birlikdə yanacaq olan iki planetlə atmosferi toqquşduracaq olsanız, yanmaz atmosferlərlə birləşən iki planetdən çox fərq edəcəyinə əmin deyiləm. Təsiri gözə çarpan şeydir.


Mars kolonistləri Qırmızı Planetdə sudan yanacaq və oksigen ala bilirdilər

Marsdakı kolonistlər bir gün Qırmızı Planetdə duzlu sudan yanacaq və oksigen istehsal edə bilər.

Tədqiqatçılar, bu irəliləmənin arxasındakı yeni texnologiya, dənizaltıların dənizdəki dəniz suyundan oksigen istehsalına da kömək edə biləcəyini söylədi.

Marsda yaşamaq üçün hər hansı potensial kolonistin nəfəs alması üçün oksigenə və avadanlıqlarını gücləndirmək üçün hidrogen qazı kimi yanacaqlara ehtiyacları olacaq. Bu səbəbdən Qırmızı Planetdə tapdıqları hər hansı bir suyun əvəzolunmaz olacağı, çünki suyun həm hidrogenə, həm də oksigenə ayrılması üçün elektrik və digər üsullardan istifadə edə bilərlər.

"Mars orada çox uzaqdır və özümüzlə gətirə biləcəyimiz şeylərin miqdarı məhduddur. Buna görə də orada mövcud olan mənbələrdən istifadə edə bilsək, bu, hər şeyi özümüzlə qarşılaşdırmaqdan daha qənaətcildir və daha əlverişlidir." Louis-dəki Washington Universitetinin kimya mühəndisi, baş müəllif Vijay Ramani Space.com-a bildirib.

Əvvəlki tədqiqatlarda Marsda böyük miqdarda buz olduğu aşkar edilmiş və NASA-nın Feniks inisi də planetin arktika düzənliklərinin son bir neçə milyon ildə maye su filmi ilə örtülməsini göstərən əlamətlər tapmışdı. Feniks ayrıca Martian torpağında perkloratlar kimi tanınan, antifriz kimi hərəkət edə bilən və suyun donma nöqtəsini normal temperaturdan aşağı endirən birləşmələr aşkar etdi.

Su və perkloratlar olan duzlu su, Mars səthində tapılan soyuq istilərdə də maye olaraq qala bildiyindən, Ramani və həmkarları, elektrik enerjisindən istifadə edərək hidrogen və oksigen meydana gətirmək üçün su molekullarını bölmək üçün elektroliz adı verilən bir texnikanı istifadə edə biləcəklərini görmək istədi. (Marsda orta illik istilik bir gündə 212 dərəcə F və ya 100 dərəcə C-dən çox dəyişə bilsə də, mənfi 81.4 Fahrenhayt və ya mənfi 63 dərəcədir.)

Ramani, "Elektroliz təxminən 100 il və ya daha çox müddətdir bilinir, lakin daha çox yem olaraq təmiz sudan istifadə edir" dedi.

Əvvəlki işlərdə Ramani və həmkarları, dəniz suyunu elektroliz etmələrinə kömək edə biləcək qurğuşun rutenat piroklor elektrokatalizatorları kimi tanınan materiallar hazırladılar. Yeni araşdırmada apardıqları təcrübələr, bu cür katalizatorların, Mars səthində olan ultra-aşağı temperaturlarda ultra təmiz hidrogen və oksigen istehsal edərək perklorat duzlu suların elektrolizinə kömək edə biləcəyini ortaya qoydu.

Ramani, "Marsın özündə olan materialları istifadə edərək, nəfəs almaq üçün oksigen və yanacaq üçün hidrogen əldə edə bilərik" dedi. "Gələcək missiyaların mütləq bu komponentləri Marsa aparmaq məcburiyyətində deyil, ancaq bunları bizim kimi texnologiya ilə yerində vəziyyətə gətirirlər."

Bu kimyəvi reaksiyaları idarə etmək üçün bir qədər elektrik enerjisinə ehtiyac var. Marsidə bu cür elektrik enerjisinin günəş enerjisi elementlərindən gələcəyini qeyd etdi.

Əvvəllər NASA Mars Perseverance gəzən Mars Oksigen Yerdə Resurs İstifadəsi Təcrübəsi (MOXIE) karbon qazını oksigen və dəm qazına parçalamaq üçün elektrik enerjisindən istifadə edə biləcəyini göstərdi. MOXIE ilə eyni miqdarda güc üçün, yeni tədqiqat 25 qat daha çox oksigen yarada bilər və açılış üçün heç bir zəhərli karbon monoksit istehsal edə bilməz.

Ramani, "Kosmos və ya Ayın ya da Marsın səthini araşdırmaqdan danışarkən heç vaxt yalnız bir texnologiya istifadə edilmir - bütün məsələləri həll edən yalnız bir gümüş güllə deyil" dedi. "Marsda həyatı asanlaşdırmaq üçün bir-birinə paralel olaraq işləmək üçün bir dəstə texnologiyaya ehtiyac olacaq və ümidimiz onlardan biri olacaq."

Alimlər bunun NASA-ya insanları Marsa 2030-cu illərin ortalarına qədər endirmək vəzifəsini yerinə yetirməsinə kömək edə biləcəyini qeyd etdilər. "Ümid edirik ki, NASA-nı bu texnologiyanı genişləndirməyə və performansını daha da yaxşılaşdırmağa çalışmaqda və Mars mühitini simulyasiya edən müəssisələrdə nümayişlərdə maraq göstərə bilərik" dedi.

Bu cür elektrokatalizatorlar Yer üzündə də istifadə tapa bilərlər. "Əgər məhdud oksigen olduğu və ətrafınızda duzlu suyun olduğu bir sualtı qayıqdasınızsa, bir az duzlu suda sifon götürə və təzə oksigen əldə etmək üçün parçalaya bilərsiniz" dedi Ramani. "ABŞ Donanmasında əksər sualtı gəmilər nüvə ilə işləyir, buna görə elektrik çatışmazlığı yoxdur. Qurudakı tətbiqetmələr üçün hidrogen yanacağı istehsal etmək üçün duzlu suyu da bölə bilərsən."

Alimlər tapıntılarını 30 Noyabr tarixində Proceedings of the National Science Academy jurnalında ətraflı şəkildə izah etdilər.

Twitter-də Charles Q. Choi-ni izləyin @ cqchoi. Bizi Twitter @ Spacedotcom və Facebook-da izləyin.


Qarışıqda bir qığılcımın tətbiqi bəzi hidrogen və oksigen molekulları arasında yüksək temperaturla nəticələnir. Daha yüksək temperaturda olan molekullar daha sürətli hərəkət edir və daha çox enerji ilə toqquşur. Çarpışma enerjiləri reaktiv maddələr arasındakı əlaqələri "qırmaq" üçün kifayət olan minimum aktivasiya enerjisinə çatırsa, hidrogen və oksigen arasında reaksiya gəlir. Hidrogenin aktivləşmə enerjisi az olduğundan oksigenlə reaksiyanı tetiklemek üçün yalnız kiçik bir qığılcım lazımdır.

Bütün yanacaqlar kimi, reaktivlər, bu halda hidrogen və oksigen, reaksiya məhsullarından daha yüksək enerji səviyyəsindədir. Bu, reaksiyadan enerjinin xalis sərbəst buraxılması ilə nəticələnir və bu ekzotermik reaksiya kimi tanınır. Bir sıra hidrogen və oksigen molekullarının reaksiya göstərməsindən sonra sərbəst buraxılan enerji ətrafdakı qarışıqdakı molekulların reaksiyaya girməsinə səbəb olur və daha çox enerji sərbəst buraxır. Nəticə, istilik, işıq və səs şəklində enerjini tez bir zamanda sərbəst buraxan partlayıcı, sürətli bir reaksiya.


Tədqiqat: Bir hidrogen dünyasında həyat sağ qala və inkişaf edə bilər

Önümüzdəki bir neçə ildə yeni və daha güclü teleskoplar yanıb-söndükcə astronomlar meqaskopları yaxın ətrafdakı planetlərə doğru yönəldəcəklər, tərkiblərini deşifr etmək və yerdən kənar həyatın əlamətlərini axtarmaq üçün atmosferlərinə baxa biləcəklər. Ancaq təsəvvür edin, axtarışımızda yad orqanizmlərlə qarşılaşdıq, lakin onları həqiqi həyat kimi tanımadıq.

Sara Seager kimi astronomların qarşısını almaq üçün ümid etdikləri bir ümiddir. MIT-də 1941-ci il Planet Elmləri, Fizika və Hava və Astronavtika Sınıfı professoru Seager, həyatın “mərkəzli” bir baxışının kənarına baxır və öz mühitimizdən kənar mühitlərin həqiqətən yaşayış üçün daha geniş bir şəbəkə tökür.

Bu gün jurnalda dərc olunan bir məqalədə Təbiət Astronomiyası, o və həmkarları laboratoriya araşdırmalarında mikrobların hidrogen hakim olduğu atmosferdə - Yerin azot və oksigenlə zəngin atmosferindən tamamilə fərqli bir mühitdə yaşaya və inkişaf edə bildiyini müşahidə etdilər.

Hidrogen, azotdan və ya oksigendən çox daha yüngül bir qazdır və hidrogenlə zəngin bir atmosfer, qayalı bir planetdən xeyli uzaqlaşacaqdır. Bu səbəbdən daha kompakt, Yerə bənzər atmosferə sahib olan planetlərə nisbətən güclü teleskoplar tərəfindən daha asanlıqla aşkar edilə və öyrənilə bilər.

Seager-in nəticələri, sadə həyat formalarının planetlərdə hidrogen baxımından zəngin atmosferi yaşaya biləcəyini göstərir və bu da NASA-nın James Webb Space Teleskopu kimi yeni nəsil teleskopların işə başlamasından sonra astronomların həyat əlamətləri üçün əvvəlcə hidrogen əsaslı ekzoplanetləri axtarmağı istədiklərini göstərir.

"Orada yaşayış üçün müxtəlif dünyalar var və biz Dünyadakı həyatın hidrogenlə zəngin atmosferdə yaşaya biləcəyini təsdiqlədik" deyir Seager. "Başqa dünyalardakı həyatı düşünərkən və həqiqətən tapmağa çalışarkən bu cür planetləri seçimlər menyusuna əlavə etməliyik."

Seager’in MIT-in həmmüəllifləri Jingcheng Huang, Janusz Petkowski və Mihkel Pajusalu.

İnkişaf edən atmosfer

Milyarlar il əvvəl Yerin əvvəlində atmosfer bu gün nəfəs aldığımız havadan tamamilə fərqli görünürdü. Körpə planetində hələ oksigen yerləşməmişdi və karbon dioksid, metan və çox az miqdarda hidrogen hissəsini əhatə edən bir qaz şorbasından ibarət idi. Hidrogen qazı, Böyük Oksidləşmə hadisəsi və oksigenin tədricən yığılması kimi bilinənə qədər atmosferdə milyardlarla ildir qaldı.

Günümüzdə qalan az miqdarda hidrogen, metanogenlər də daxil olmaqla müəyyən qədim mikroorqanizmlər tərəfindən - buzun dərinliyində və ya səhra torpağı kimi həddindən artıq iqlim şəraitində yaşayan və karbondioksitlə birlikdə hidrogenlə qarışıq olan metan istehsal edən orqanizmlər tərəfindən istehlak olunur. .

Alimlər mütəmadi olaraq laboratoriya şəraitində yüzdə 80 hidrogenlə yetişən metanogenlərin fəaliyyətini öyrənirlər. Ancaq digər mikrobların hidrogenlə zəngin mühitlərə qarşı tolerantlığını araşdıran çox az iş var.

"Həyatın davam etdiyini və hidrogen atmosferində böyüyə biləcəyini nümayiş etdirmək istəyirdik" deyir Seager.

Hidrogen başlığı

Ekip, yüzdə 100 hidrogen mühitində iki növ mikrobun canlılığını öyrənmək üçün laboratoriyaya getdi. Seçdikləri orqanizmlər bakteriyadır Escherichia colihidrogen əsaslı mühitlərdə tədqiq olunmamış sadə bir prokaryot və daha mürəkkəb bir ökaryot olan maya.

Hər iki mikrob da alimlərin uzun müddət tədqiq etdikləri və səciyyələndirdikləri standart model orqanizmlərdir, bu da tədqiqatçılara təcrübələrini tərtib etməyə və nəticələrini anlamağa kömək etmişdir. Bundan əlavə, E.coli və maya oksigenlə və oksigensiz qala bilər - tədqiqatçılar üçün bir fayda, çünki təcrübələrini hidrogen baxımından zəngin bir mühitə keçirmədən əvvəl hər iki orqanizmlə açıq havada hazırlaya bilərdilər.

Təcrübələrində ayrı-ayrılıqda maya və E. coli, sonra kulturaları mikroblarla birlikdə ayrı bir şüşə içərisinə, “bulyon” ilə doldurulmuş və ya mikrobların yeyə biləcəyi qidalandırıcı kültür. Sonra şüşələrdəki oksigenlə zəngin havanı təmizlədilər və qalan “baş boşluğunu” yüzdə 100 hidrogen qazı kimi müəyyən bir maraq qazı ilə doldurdular. Sonra şüşələri bir inkubatora qoydular, orada mikroblar və qida maddələri arasında qarışmanı təşviq etmək üçün yumşaq və davamlı sarsıldılar.

Hər saat bir komanda üzvü hər şüşədən nümunələr toplayaraq canlı mikrobları saydı. 80 saata qədər nümunə götürməyə davam etdilər. Onların nəticələri klassik bir böyümə əyrisini təmsil etdi: Sınağın başlanğıcında mikroblar sayca sürətlə böyüdü, qida maddələrini bəsləyir və mədəniyyəti doldururdu. Nəhayət, mikrobların sayı bərabərləşdi. Hələ də inkişaf edən əhali sabit idi, çünki həlak olanları əvəz edən yeni mikroblar artmağa davam etdi.

Seager, bioloqların nəticələrini təəccüblü görmədiklərini etiraf edir. Nəticədə, hidrogen zərərsiz bir qazdır və bu səbəbdən orqanizmlər üçün zəhərli deyil.

"Baş boşluğu zəhərlə doldurduğumuz kimi deyil" deyir Seager. “Ancaq görmək inanmaqdır, düzdür? Əgər heç kim onları, xüsusən ökaryotları hidrogen əsaslı bir mühitdə öyrənməsəydi, buna inanmaq üçün təcrübə etmək istərdiniz. ”

Təcrübənin, mikrobların bir enerji mənbəyi olaraq hidrogendən asılı olub olmadığını göstərmək üçün nəzərdə tutulmadığını da açıq şəkildə söyləyir. Daha çox, yüzdə 100 hidrogen atmosferinin həyatın müəyyən formalarına zərər verməyəcəyini və öldürməyəcəyini göstərmək daha çox idi.

"Düşünmürəm ki, astronomların ağlına bir hidrogen mühitində həyat ola biləcəyini düşünürəm" deyir Seager, tədqiqatın astronomlar və bioloqlar arasında qarşılıqlı danışıqları təşviq edəcəyini, xüsusən yaşayış üçün uyğun planetlərin axtarışı və yerdən kənar həyatı, panduslar.

Bir hidrogen dünyası

Astronomlar bu gün mövcud olan alətlərlə kiçik, qayalı ekzoplanetlərin atmosferini öyrənmək üçün kifayət qədər bacarıqlı deyillər. Araşdırdıqları az sayda, yaxınlıqdakı qayalıq planetlərdə ya atmosfer yoxdur, ya da hazırda mövcud teleskoplarla aşkar etmək üçün çox kiçik ola bilər. Elm adamları planetlərin hidrogen baxımından zəngin atmosferi saxlaması lazım olduğunu fərz etsələr də, heç bir işləyən teleskopun onları görmə qətiyyəti yoxdur.

Ancaq yeni nəsil rəsədxanalar bu cür hidrogen üstünlük təşkil edən quru dünyalarını seçsələr, Seager-in nəticələri həyatın içəridə inkişaf edə biləcəyi bir şans olduğunu göstərir.

Daşlı, hidrogen baxımından zəngin bir planetin necə görünəcəyinə gəldikdə, o, dünyanın ən yüksək zirvəsi olan Dağ ilə müqayisə edir. Everest. Bütün atmosferlərin sıxlığının hündürlüyə görə dözərək düşməsi və azot və oksigen üstünlük təşkil edən atmosferimizin düşmə məsafəsinə əsaslanaraq zirvəyə çıxmağa çalışan yürüyüşçülərin havası tükənir. Bir yürüyüşçü, Everestə hidrogenin hakim olduğu bir atmosferdə - azotdan 14 dəfə yüngül bir qazla qalxsaydı, havası tükənmədən əvvəl 14 qat daha yüksək tırmanmağı bacarardı.

"Başınızı gəzdirmək bir növ çətindir, ancaq bu yüngül qaz atmosferi daha genişləndirir" deyə Seager izah edir. "Teleskoplar üçün atmosfer bir planetin ulduzunun fonu ilə müqayisədə nə qədər böyükdürsə, onu aşkarlamaq o qədər asandır."

Əgər elm adamları bu qədər hidrogen baxımından zəngin bir planetdən nümunə götürmək şansı əldə etsələr, Seager xəyal edir ki, bizimkindən fərqli, lakin tanınmaz bir səth kəşf edə bilər.

“Səthə doğru aşağıya doğru irəliləyəcəyinizi xəyal edirik, ehtimal ki oksidləşən minerallar dediyimizdən daha çox hidrogen baxımından zəngin minerallara və okeanlara da sahib olacağıq, çünki bütün həyatın bir növ mayeyə ehtiyac duyduğunu düşünürük və yəqin ki, hələ də görə bilərsiniz mavi bir göy, ”Seager deyir. “Bütün ekosistem haqqında düşünməmişik. Ancaq bunun mütləq fərqli bir dünya olması lazım deyil. ”

Toxum maliyyəsi Templeton Fondu tərəfindən təmin edildi və araşdırma qismən MİT professoru Amar G. Bose Araşdırma Qrant Proqramı tərəfindən maliyyələşdirildi.


Qütblərdə & # x27soğuk tələlərdə & # x27-də buz geniş yayılmış ola bilər

Xoşbəxtlikdən, ikinci yeni araşdırma suyun qütblər ətrafında buz kimi tutula biləcəyi sahələrin əvvəllər düşünüləndən daha çox və əlçatan olduğunu göstərir.

& quot; Kağızda göstərdikləri şey qütblərə tərəf 80 dərəcə şimaldan və ya cənubdan keçdiyiniz zaman böyük bir potensial buz anbarı var & quot; Dr O & # x27Neill dedi.

Kolorado Universitetindən Paul Hayne-nin rəhbərlik etdiyi bir qrup Ayın səthini modelləşdirdi və milyardlarla kiçik & quotcold tələlər & quot: buzun milyardlarla il sabit qala biləcəyi dondurucu kölgələri təyin etdi.

NASA & # x27s Lunar Reconnaissance Orbiter-dən alınan məlumatlara əsaslanan araşdırmalar, qütblərdə olan Ay səthinin təxminən 40.000 kvadrat kilometrinin su tutma qabiliyyətinə sahib olduğunu düşünür.

& quot; Ayda bir santimetr böyüklüyündə on milyardlarla soyuq tələlərin olduğunu tapırıq & quot; Dr Hayne dedi.

Hər yerdə olduğu üçün bu kiçik soyuq tələlərin günəş işığı görməyən və günəş enerjisi ilə işləyən qurğularla və ya roverlərlə əldə edilə bilməyəcəyi böyük kraterlərdən daha asan əldə edilə bilər.

& quot; Bir astronavt və ya robot rover və ya enən bu kiçik kölgələrə və içərisindəki hər hansı bir buz çöküntüsünə, sadəcə, daha böyük kraterlərin dərin və qaranlıq kölgələrinə girməyin əksinə daxil olaraq əldə edə bilər & quot; Dr Hayne.

& quotBu, elmi və kəşfiyyat məqsədləri üçün Ay suyunun çıxarılması və istifadəsi üçün lazım olan texnologiyaları yenidən nəzərdən keçirmək imkanı təqdim edir.


Niyə kosmosda bu qədər az nəfəs alan oksigen var

Hər dəqiqə nəfəs alırsan, amma çətin ki, heç bir molekulyar oksigen yoxdur - əks halda O olaraq da bilinir2- məkanda. 1998-ci ildə NASA hətta çox sayda molekulyar oksigen tapması lazım olan, lakin alətin səhv olduğuna görə narahat olan elm adamları onu Yer üzünə yönəltdiyi vaxtlaradək heç tapmamış bir peyk buraxdı. İndi yer üzündə bir təcrübə, bu həyat verən molekulun kosmosda niyə bu qədər nadir olduğunu ortaya qoydu: çünki oksigen atomları ulduza möhkəm yapışaraq oksigen molekullarını meydana gətirmək üçün bir-birlərinə birləşmələrini maneə törədirlər. Kəşf ulduzlar və planetlərin meydana çıxdığı zaman hökm sürən kimyəvi şərtlərə dair bir fikir verməlidir.

Oksigen, kainatdakı hidrogen və helyumdan sonra ən çox yayılmış üçüncü elementdir və 1970-ci illərdə astronomlar molekulyar oksigenin molekulyar hidrogendən (H) sonra ən çox yayılmış ulduzlararası molekul olacağını təxmin etdilər.2) və karbon monoksit (CO). Əlbətdə deyil. Əslində, astronomlar yalnız iki yerdə Ulduzlararası molekulyar oksigen aşkar etdilər: Orion Dumanı və Rho Ophiuchi buludu. Ancaq orada da molekul nəzəriyyənin proqnozlaşdırdığından çox nadirdir. Məsələn, Orion Dumanlığında hidrogen molekulları oksigen molekullarının sayını milyondan çox edir.

Qıtlığı izah etmək üçün astronomlar bu yaxınlarda oksigen atomlarının boşluq buludları olan toz hissəciklərinə sıx bağlanmasını təklif etdilər. New Yorkdakı Sirakuza Universitetinin eksperimental astrofiziki Jiao He deyir: "Hər kəs atom oksigeninin bağlanma enerjisinin çox vacib olduğunu bilir". "Ancaq bu parametrin eksperimental ölçülməsi yox idi."

İndi O və həmkarları bu rəqəmi ölçdülər. Alimlər, oksigen atomlarının nə dərəcədə asanlıqla qaçdığını görmək üçün ulduzlararası toz dənələrini təşkil edən iki növ qatı maddəni - su buzunu və silikatı qızdırdılar. Bu yaxınlarda xəbər verdikləri kimi Astrofizika jurnalı, oksigenin bağlanma enerjisi alimlərin on illər əvvəl hesabladıqlarından iki dəfədən çoxdur: su buzu üçün 0,14 elektron volt və silikat üçün 0,16 elektron volt. Bu, oksigen atomlarını soyuq ulduzlararası buludların yerini dəyişmədən minimal istiliyi olmadan ulduzlara ilişməsini təmin edəcək qədər yüksəkdir. Orion Dumanı, az miqdarda molekulyar oksigenə atomları toz dənələrindən qoparan bir şok dalğasına borclu ola bilər Yerdəki hava, oksigenlə doludur, çünki ağaclar və digər bitkilər orada yerləşdirirlər.

Massachusettsdəki Cambridgedəki Harvard-Smithsonian Astrofizika Mərkəzinin astrofiziki Gary Melnick, "Bu, çox dəyərli bir ölçüdür. "Çox şey izah edir."

Ulduzlararası toz dənələrindən uzaqlaşan oksigen atomları molekulyar oksigen yaratmaq üçün birləşə bilər. Ancaq dənələrə yapışdıqda hidrogen atomları oksigenlə birləşərək su buzunu yaradır (H2O) əvəzinə. Su bundan sonra həyatın yaranmasına zəmin yaradan asteroidlərin, kometlərin və planetlərin bir hissəsi ola bilər.

Pasadena, California'daki Jet Propulsion Laboratoriyasının astronomu Paul Goldsmith, Avropadakı Herschel Space Rəsədxanası 2010-cu ildə Orion Dumanlığını araşdırdıqda və tutulmayan molekulu aşkar etdikdə müvəffəq olaraq ulduzlararası molekulyar oksigen axtararaq dörddə bir əsrdən çox vaxt sərf etdi. "Bəlkə də uzun illərdir ki, onu axtarmağa sərf edirdim, amma bir növ bu laboratoriya məlumatları və bütün Herschel məlumatları ilə həqiqətən yaxşı deyə bilərik, indi başa düşürük."


Bir kosmik gəmidə oksigen necə edilir?

Yer üzündə davamlı təmiz hava ehtiyatımız var. Biz oksigenlə nəfəs alırıq və karbon qazını nəfəs alırıq. Bu qazlar fotosintez prosesi ilə bitkilər tərəfindən təkrar emal olunur. Bitkilər karbon qazını alır və oksigeni sərbəst buraxır. Geniş miqyasda gözəl bir dövrdür. Bəs kosmik gəmi və ya kosmik stansiyalar kimi kiçik, məhdud gəmilərin kabinələrində nə olur?

Əksər kosmik aparatlar özləri ilə oksigen tədarük edir və bir ehtiyat sistemə sahib ola bilərlər. Ancaq bu kosmik gəmilərin missiyaları günlərdən iki həftəyə qədər qısa bir müddət davam edir. Bunun əksinə olaraq, Beynəlxalq Kosmik Stansiya (ISS) uzunmüddətli kosmik uçuşlar üçün nəzərdə tutulmuşdur və 1998-ci ildən bəri orbitdə olmuşdur. Bəs oksigen ISS-nin göyərtəsində necə hazırlanır? Oksigen generatorları, təzyiqli oksigen tankları və ya qatı yanacaq oksigen generatorları (oksigen şamları da deyilir) istifadə edərək üç yoldan biri ilə idarə olunur.

Əsas metod oksigen generatorları tərəfindən həyata keçirilir: Rusiya istehsalı Elektron və ABŞ Ətraf Mühitə Nəzarət və Həyata Dəstək Sistemi (ECLSS). Elektron xidmət modulunda (Zvezda), ECLSS isə Destiny laboratoriya modulunda yerləşir. Bu cihazlar elektroliz adlanan bir proseslə sudan oksigen meydana gətirir, bu müddətdə bir elektrik cərəyanı anod adlanan bir müsbət yüklü elektroddan bir katot adlanan mənfi yüklü bir elektroddan sudan keçir. Suda elektrik enerjisi ötürmək üçün kiçik bir duz konsentrasiyası var, çünki suyun özü zəif bir elektrik keçiricisidir. Bu müddətdə su hidrogen qazına və oksigen qazına bölünür. Prosesin kimyası necədir:

  • Katotda bir növ reaksiya deyilir azalma Baş verir. Katoddan olan elektronlar (e -) su ilə birləşir (H2O) hidrogen qazı etmək (H2) və hidroksid ionları (OH -): 2H2O (l) + 2e - - & gtH2 (g) + 2 OH - (aq).
  • Anotda bir növ reaksiya deyilir oksidləşmə Baş verir. Elektronlar sudan çıxarılaraq anota axır. Elektronların sudan çıxarılması oksigen qazı verir (O2) və hidrogen ionları (H +): 2H2O (l) - & gt O2 (g) + 4 e - + 4 H +

Elektrik stansiyanın günəş panelləri tərəfindən istehsal olunur və stansiyanın elektrik şəbəkəsi vasitəsilə oksigen generatorlarına verilir. Su stansiyaya Yerdən Progress tədarük gəmiləri və kosmik gəmi ilə çatdırılır. Su, buxarını kabin havasından çıxaran kondensatorlar tərəfindən də alınır (astronavtlar su buxarını nəfəs alır). Nəhayət, su ECLSS vahidi ilə astronavtların sidiyindən geri çevrilə bilər. Elektroliz prosesində yaranan hidrogen qazı kosmosa buraxılır və oksigen qazı kabin havasına dolaşır.


Kosmosdakı hidrogen və oksigen - Astronomiya

Hidrogen Xətti nədir?

Hörmətli Dr. SETI:
Hidrogen xətti nədir və bu tezlikdə radio və ya RF ötürülməsi niyə qadağandır? Məlumat üçün təşəkkür edirik.

Doktor cavab verir:
Hidrogen xətti (1420.40575 MHz), kosmosda ən çox yayılmış maddə olan neytral hidrogen atomlarının prekresiya tezliyidir. Mikrodalğalı Pəncərə kimi tanınan radio spektrinin ən səssiz hissəsinə düşür. Hər nə qədər çox boş hidrogen atomu görünməsə də (bəlkə də hər bir santimetr ulduzlararası boşluğa bir ədəd var), ulduzlararası mühitdə bir çox kub santimetr var. Beləliklə, 1420 MHz-də səslənən bu fərdi atomlar, kiçik radio teleskopları tərəfindən də asanlıqla aşkarlanan güclü bir xor verir.

Hidrogen xətti radiasiyasını ilk dəfə Harvard dərəcəli tələbə Harold Ewen və onun professoru Edward Purcell 1951-ci ildə aşkar etdilər. Onların cihazları, xam diyot qarışdırıcısından təxminən bir metr məsafədə sadə dalğalandırıcı buynuz antenası, indi Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasında nümayiş olunur. (NRAO), Green Bank WV. Həm də mahnıda xatırlandı.

Hidrogen xətti niyə spektrlə qorunur? Kainatın quruluşunu müşahidə etmək üçün əla bir tezlikdir və ən yaxşı və ən ətraflı Samanyolu radio xəritələri hidrogen xəttində hazırlanmışdır. Çox güman ki, dünyanın ən populyar radio astronomiyası tezliyidir və Beynəlxalq Telekommunikasiya İttifaqının (BTİ) onu qorumaq üçün yaxşı mənası var.

1959-cu ildə iki alim (Cornell Universitetində Philip Morrison və NRAO-da Frank Drake) müstəqil olaraq hidrogen xəttinin ulduzlararası mayoqlar üçün ehtimal olunan bir tezlik olacağını qəbul etdilər. Daha inkişaf etmiş sivilizasiyaların gənc sivilizasiyaların (bizim kimi) onsuz da orada dinləməsinə səbəb olacağını düşünürdülər. Bu dairəvi düşüncəyə əsaslanaraq, Morrison dünyanın ilk müasir SETI məqaləsinin ("Ulduzlararası Rabitə Axtarışı", Təbiət 184 (4690): 844-846, 19 sentyabr 1959) həmmüəllifidir və Drake ilk modern SETI araşdırması, "Layihə Özma", ehtimal olunan süni siqnalları tapmaq üçün yaxınlıqdakı Günəşə bənzər iki ulduzun hidrogen xətti axtarışı.

Son qırx il ərzində təxminən üç onlarla hidrogen xətti axtarışları aparıldı. 1977-ci ildə Ohio Dövlət Radio Rəsədxanasındakı Big Ear radio teleskopu, hidrogen xəttində "Wow!" siqnal, bu günə qədər ən ümid verici, maraq oyandıran və SETI namizəd namizədi. "Vay!" eyni zamanda "X sənədləri" ndə yer alan ən yaxşı bilinən SETI siqnalıdır. İyirmi il ərzində təxminən 100 təqib cəhdindən sonra bu siqnal heç vaxt təkrarlanmamış və araşdırılmamış qalmışdır.


NASA kosmosda yanacaq doldurma və yanacaq anbarı texnologiyasını nümayiş etdirmək üçün təkliflər seçir

NASA, insanların Aya və Marsa göndərilməsi üçün texnologiyanı inkişaf etdirmək üçün 370 milyon dollardan çox müqavilə bağlayan 14 şirkəti seçdi. Pulun böyük hissəsi SpaceX, United Launch Alliance və kosmosda yanacaq doldurma və təkrar istifadə edilə bilən ay enənlər və dərin kosmik nəqliyyat vasitələri üçün yanacaq doldurma anbarlarına səbəb ola biləcək uçuş nümayişlərinə dəstək olacaq.

Çərşənbə günü elan edilən & # 8220Tipping Point & # 8221 mükafatlarının böyük hissəsi, NASA-ya əvvəlki illərdə komponentlərin inkişafı və yer testlərinə yönəlmiş oxşar mükafatların ardından kosmosda texnoloji nümayişlər keçirməsi üçün şirkətlərə ödəmə imkanı verəcəkdir.

NASA, Lockheed Martin, United Launch Alliance, SpaceX və Eta Space adlı kiçik bir Florida şirkətini kriyojenik maye idarəçiliyi, super-soyuq maye hidrogen, metan və mayenin ötürülməsinə səbəb ola biləcək qabiliyyətlərə yönəldilmiş ən yüksək qiymətli mükafatlar üçün seçdi. kosmosdakı nəqliyyat vasitələri arasındakı oksigen yanacaqları.

NASA Tipping Point mükafatlarının 372 milyon dollarından təxminən 256 milyon dolları kriyojenik saxlama və yanacaq doldurma texnologiyasını dəstəkləyəcək. Qalan hissəsi Ay səthinə gələcək missiyaları dəstəkləmək üçün güc, dəqiq enmə, rabitə və digər sistemlərin inkişafına yönəldilmişdir.

NASA İdarəçisi Jim Bridenstine, Çərşənbə günü NASA-nın Ayda araşdırma işini və nəticədə insanların Marsa gedişatını dəstəkləmək üçün ticari yanacaq doldurma texnologiyası və itələyici anbarların inkişafını dəstəkləməyi hədəf aldığını söylədi.

& # 82202024-cü ilə qədər növbəti kişi və ilk qadınla aya çıxma ehtirasımız var & # 8221 Bridenstine agentliyin Artemis proqramına istinad edərək dedi. & # 82202028-ci ilə qədər davamlı olmaq istəyirik. Mənə görə, bunun mənası insan eniş sistemlərimizin 2028-ci ilə qədər təkrar istifadəyə verilməsini istəyirik, yəni yanacaq doldurma qabiliyyətinə sahib olmağımız lazım olacaqdır. 2028 tərəfindən. & # 8221

Nəhayət, ayın içərisindəki su buzları və qütb kraterləri raket yanacağı, hava, su və digər mənbələr yaratmaq üçün vurula bilər. Yaxın perspektivdə itələyici anbar və yanacaq doldurma texnologiyaları Yerdən atılan mənbələrə etibar edəcəkdir.

& # 8220Bir çox şirkət və akademik qurum bunu başa düşəcək və təbii ki NASA gələcəkdə müştəri olmağa hazırdır & # 8221 Bridenstine dedi.

Kosmik agentlik Çərşənbə günü, Tipping Point mükafatlılarının hər biri ilə beş ilə qədər davam edəcək mərhələ əsaslı möhkəm sabit qiymət müqavilələri bağlamaq üçün danışıqlar aparmağa başlayacağını söylədi.

& # 8220Bu fərqli memarlıq və qabiliyyətlərin bir çoxu özəl sektorun necə yenilik edəcəyinə bağlı olacaq & # 8221 Bridenstine, Ay Səthi İnnovasiya Konsorsiumunun iclasında dedi. & # 8220Bu, NASA-nın özəl sənaye və elm sahələri ilə tərəfdaş olmasının vacib olduğunu düşünməyimin səbəbidir, çünki son dərəcə bənzərsiz və müxtəlif olan nəticələr verəcəklər və nəticədə sona çatanları həqiqətən idarə edəcəklər. istər Yer ətrafında, istərsə də Ay ətrafında olan orbitdə olsunlar, o yanacaq anbarları olmaq. & # 8221

NASA, Lockheed Martin-in ondan çox kriogen maye idarəetmə texnologiyasını sınaqdan keçirmək üçün onları maye hidrogen istifadə edərək kosmosda nümayiş etdirmək üçün 89,7 milyon dollarlıq bir müqavilə ilə seçildiyini söylədi. Maye hidrogen, kosmosda işləmək üçün ən çətin və ən effektiv və # kriyogenik itələyicidir, çünki qaza çevrilməsinin və qaynamasının qarşısını almaq üçün mənfi 423 Fahrenheit (mənfi 253 dərəcə) -dən aşağı temperaturda saxlanılmalıdır. off.

NASA, Lockheed Martin'in agentlik və Marshall Kosmik Uçuş Mərkəzi və Glenn Araşdırma Mərkəzi ilə layihədə əməkdaşlıq edəcəyini söylədi.

United Launch Alliance, Vulcan Centaur'un yuxarı mərhələsində maye oksigen və hidrogen istifadə edərək bir & # 8220səsli itələyici kriogenik sistem nümayiş etdirəcək & # 8221 NASA dedi. ULA & # 8217s mükafatı 86,2 milyon dollar dəyərindədir.

ULA & # 8217s yeni nəsil Vulcan Centaur raketi 2021-ci ilin ikinci yarısında ilk sınaq uçuşunu həyata keçirməyə hazırlaşır.

Şirkət uzun müddət kosmosda yanacaq depolarını təşviq etdi və dərin kosmosda günlər və ya həftələr davam edən missiyaları yerinə yetirə bilən daha inkişaf etmiş bir üst mərhələ təklif etdi. Hal-hazırda ULA raketləri ilə uçan Centaur üst mərhələsi altı saatdan biraz çox müddət davam edə bilər.

NASA, ağıllı sürücülük kriyojenik sistemin dəqiq tank təzyiqi nəzarəti, tankdan tanka köçürmə və çox həftəlik itələmə anbarını sınayacağını söylədi. & # 8221 Marshall, Glenn və NASA & # 8217s Kennedy Space Center mühəndisləri ULA ilə işləyəcək nümayiş haqqında.

SpaceX-ə 53,2 milyon dollar dəyərində bir mükafat, bir Starship vasitəsindəki tanklar arasında 10 metrik ton kriyojenik itələyici, xüsusən maye oksigen ötürülməsi üçün & # 8220 geniş miqyaslı bir uçuş nümayişinə gedəcək və NASA dedi.

SpaceX & # 8217s Starship, aşağı Yer orbitinə 100 metrik tondan çox yük daşımaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Yanacaqdoldurma tankerinin Yer orbitində yerləşməsi ilə SpaceX, Star və Gəmi kimi ay və ya Mars kimi daha uzaq yerlərə atəş etmək üçün metan və maye oksigen yanacaqlarla doldurula bilər.

SpaceX, Glenn və Marshall ilə Starship mühərrikli transfer demosunda əməkdaşlıq edəcəyini söylədi.

& # 8220Biz SpaceX və Starship kimi şirkətlər haqqında düşündüyümüz zaman, onların arxitekturası aya qədər bir sistem götürmək məqsədi ilə aşağı Yer orbitində kriogenikləri ötürmə qabiliyyətinə çox etibar edir və & # 8221 Bridenstine Çərşənbə günü dedi. & # 8220Onların sistemi, əslində, ayın ətrafında bir yanacaq anbarı tələb etmir. Onların sistemi Yer ətrafında orbitdə bir yanacaq anbarı tələb edəcək. & # 8221

SpaceX’s Starship is one of three lunar lander concepts selected by NASA in April to carry astronauts to and from the moon’s surface. NASA also selected commercial teams led by Blue Origin and Dynetics to work on Human Landing Systems.

A small company named Eta Space in Merritt Island, Florida, won a $27 million award from NASA for a “small-scale flight demonstration of a complete cryogenic oxygen fluid management system,” the space agency said.

“As proposed, the system will be the primary payload on a Rocket Lab Photon satellite and collect critical cryogenic fluid management data in orbit for nine months,” NASA said. “The small business will collaborate with NASA’s Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, NASA’s Glenn Research Center in Cleveland, and NASA’s Kennedy Space Center in Florida.”

Rocket Lab’s Photon spacecraft platform is designed to launch on top of an Electron rocket. Rocket Lab announced last month that it successfully launched the first Photon spacecraft, which is designed to host Earth observation sensors, communications payload, and scientific experiments on missions to Earth orbit and beyond.

NASA has already contracted with Rocket Lab to fly a small research mission named CAPSTONE to orbit the moon next year using an Electron rocket and Photon platform.

NASA selected Masten Space Systems to demonstrate precision landing, hazard avoidance, and a universal chemical heat and electrical power source attachment to help payloads survive the two-week lunar night. Masten’s two agreements are cumulatively valued at $12.8 million.

With a $41.6 million award, Intuitive Machines will develop a deployable hopper lander capable of carrying a 2.2-pound (1-kilogram) payload more than 1.5 miles (2.5 kilometers) across the surface of the moon, enabling exploration of craters out of reach of larger, conventional rovers.

Alpha Space Test and Research Alliance of Houston will get around $22.1 million from NASA develop a space science and technology evaluation facility to give smal experiments access to the lunar surface, and Maxar Technologies won $8.7 million in NASA funding to help develop a lighter and less expensive robotic arm for operations on the moon’s surface, in orbit, and on Earth.

Nokia will receive a NASA contract to provide $14.1 million to support early-stage research into the first LTE/4G communications network in space, which NASA says could support long-distance communications across the lunar surface.

Sierra Nevada Corp. won $2.4 million to develop demonstration hardware that uses methane and concentrated solar energy to extract oxygen from lunar soil, according to NASA.

NASA also selected Astrobotic, pH Matter, Precision Combustion, and Teledyne Energy Systems for awards focusing on testing wireless charging technology and regenerative power-generating fuel cells for potential use on the moon.

“I think there are two things that are critically important,” Bridenstine said. “We need power systems that can last a long time on the surface of the moon, and we need habitation on the surface of the moon.”

Follow Stephen Clark on Twitter: @StephenClark1.


Do they “make” oxygen to breathe on the ISS?

How do astronauts on the station ensure they have access to oxygen?

Electrolysis of water (H2O) is the main method to generate oxygen aboard the ISS. Water is split into oxygen (O2) and hydrogen (H2). The oxygen is vented into the breathable cabin air system, known as the Oxygen Generation System, while the explosive hydrogen is vented externally.

The station’s football-field-sized solar arrays are the power source to electrolyse the water. Each day the OGS continuously provides between 2.3 and 9kg (5 to 20lbs) of oxygen. The OGS is a component of the ISS life support system, known as ECLSS or Environmental Control and Life Support System, located in the US Destiny module. The Elektron system aboard the Russian Zvezda service module performs the same vital electrolysis service for the ISS crew. The Electron system was also used aboard the Russian Mir Space Station.

Pressurised oxygen storage tanks replenished by visiting unmanned cargo ships provide a backup to the electrolysis method. Finally, the crew can also generate oxygen chemically by igniting Solid Fuel Oxygen Generation (SFOG) canisters comprised of lithium perchlorate. Each canister provides the oxygen needed to support one crew member for one day.


Videoya baxın: 541 GÜN KOSMOSDA QALAN AZƏRBAYCAN KOSMONAVTI (Oktyabr 2021).