Zuurstof maken aan boord van een ruimteschip? Houd er een magneet bij, dan gaat het veel sneller! Die conclusie valt te trekken uit een experiment van een groep ruimtevaartonderzoekers.
NASA en andere ruimtevaartorganisaties streven naar bemensde reizen naar Mars en andere verre bestemmingen. De zuurstof voor de bemanning moet dan aan boord worden gemaakt. Dat gaat met behulp van elektrolyse: als je door water een elektrische stroom laat lopen, splitst het zich in waterstof en zuurstof.
Lastig is alleen dat die reactie niet goed loopt als er geen zwaartekracht is. Het Amerikaans-Duits-Britse onderzoeksteam heeft nu laten zien dat het veld van een sterke magneet prima de rol van de ontbrekende zwaartekracht kan overnemen. Ze publiceerden hun bevindingen eerder deze maand in de Nature-titel npj Microgravity.
Hinderlijke gasbelletjes
Het probleem zit hem in het afscheiden van de ontstane gasbelletjes. Op aarde is dat niet moeilijk: de zwaartekracht zorgt ervoor dat de belletjes vanzelf naar het wateroppervlak bewegen en daar ontsnappen.
Maar zonder zwaartekracht vertonen de belletjes een neiging tot hinderlijk rondhangen. Ze bezetten onder meer de metalen plus- en minpolen (elektroden) van de elektrische stroom, waardoor de elektrolyse niet efficiënt meer loopt. Daar bestaan wel oplossingen voor, maar die zijn minder eenvoudig en robuust dan het nu geteste idee.
Zwakke aantrekkingskracht
De basis daarvan is dat water een zwakke aantrekkingskracht ondervindt van een magneet. De vloeistof ‘wil’ naar de magneet toe en drijft de aanwezige gasbelletjes de andere kant op. Die laten daardoor los van oppervlakken, zoals de elektroden.
De onderzoekers toonden dat aan in de speciale, 146 meter hoge valtoren van het centrum voor ruimtevaartonderzoek ZARM in het Duitse Bremen. Ze vulden een injectiespuit met water en lieten daar een beetje lucht bij.
Kunstmatige gewichtsloosheid
Naast de spuit was een staafmagneet bevestigd en een camera die de bewegingen van de belletjes registreerde. Het geheel zat stevig verpakt in een capsule. Vervolgens lieten ze de capsule los voor een vrije val vanaf grote hoogte, om zo – 4,7 seconden lang – een toestand van kunstmatige gewichtloosheid te creëren.
De onderzoekers denken dat hun methode ook nuttig is voor andere gas-vloeistofscheidingen in de ruimte. Vandaar dat water niet de enige geteste vloeistof was; zo werd het effect ook in ‘extra vergine’ olijfolie aangetoond.
Tekst: Timo Können
Beeld: Een groep belletjes beweegt zich in de richting van de magneet. Uit de onderzoekspublicatie.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.