Из множества проблем, связанных с путешествием на Марс, одна из самых больших звучит так: как получить достаточно топлива, чтобы вернуться на Землю? Хоулинь Синь, доцент физики и астрономии, возможно, придумал реальное решение.

Так художник видит астронавтов и их среду обитания на Марсе. © NASA

Он и его команда теоретически нашли более эффективный способ производить на Марсе ракетное топливо на основе метана, которое могло бы кардинально удешевить обратный полет. Новое изобретение представляет собой одноатомный цинковый катализатор, который превращает текущий двухэтапный процесс в одностадийную реакцию с использованием более компактного и портативного устройства. «Цинк - отличный катализатор», - заявил Синь. - «Он не подвержен изменениям, избирательный и портативный - огромное преимущество для космических путешествий».

Процесс производства топлива на основе метана уже рассматривался ранее, первоначально Илоном Маском и Space X. Речь шла об инфраструктуре для выработки электроэнергии на основе солнечного света с целью электролиза углекислого газа, который затем смешивается с водой из марсианского льда. вследствие чего образуется метан.

Этот так называемый процесс Сабатье используется на Международной космической станции МКС для получения из воды пригодного для дыхания кислорода. Одна из основных проблем процесса Сабатье состоит в том, что это двухэтапная процедура, требующая для эффективной работы громоздкого оборудования.

В методе, разработанном Синем и его командой, цинк будет использоваться в качестве синтетического фермента, который катализирует диоксид углерода и запускает процесс. Это оборудование займет гораздо меньше места и может эффективно производить метан из материалов и в условиях, аналогичных материалам и условиям на поверхности Марса.

«Разработанный нами процесс обходит процесс превращения воды в водород и вместо этого преобразует углекислый газ в метан очень избирательным образом», - рассказал Синь.

В настоящее время в ракетах, разработанных Lockheed и Boeing, в качестве топлива используется жидкий водород. Но этот дешевый и эффективный источник топлива имеет свои недостатки. Жидкий водород оставляет в двигателе ракеты углерод, по причине чего двигатель требует очистки после каждого запуска. И это невозможно на Марсе.

Space X и Илон Маск разработали двигатель для топлива на основе метана и в настоящее время тестируют его: Space X Raptor. Raptor будет использоваться для следующего поколения звездолетов Space X - Starship и Super Heavy. На данный момент ни один из них еще не был выведен на орбиту, и только с одним из них проводятся регулярные испытания.

Несмотря на явный прорыв, процесс, разработанный Синем, еще далек от практической реализации. На данный момент у исследователей есть только одна концепция осуществимости. А это означает, что, хотя она и была протестирована и подтверждена в лабораторных условиях, ее еще необходимо протестировать в реальных (или планетарных) условиях.

«Прежде чем это будет реализовано в полной мере, необходимо провести еще очень много инженерных и исследовательских работ», - заявил Синь. - «Но результаты и перспективы выглядят очень многообещающе».