تواجه عملية العيش في الفضاء تحديًا كبيرًا يتمثل في إنتاج الأكسجين بفعالية وموثوقية عالية حيث تعتمد محطة الفضاء الدولية على أنظمة معقدة وثقيلة تستهلك طاقة كبيرة وهو ما لا يعتبر مناسبًا للبعثات الطويلة الأجل لذا قام فريق من الباحثين من جامعة وارويك ومركز تكنولوجيا الفضاء التطبيقية والجاذبية الصغرى ومعهد جورجيا للتكنولوجيا بوضع حل مبتكر لتعزيز الإنتاجية مستفيدين من تقنية المغناطيسية لجعلها أخف وأبسط وأكثر استدامة.

وفقًا لما أوردته منصة “Phys” صرحت البروفيسورة كاترينا برينكرت التي تشغل منصب أستاذة تقنيات استكشاف الفضاء البشري ومديرة مركز ZARM أنه تم إثبات عدم الحاجة إلى أجهزة طرد مركزي أو أجزاء ميكانيكية متحركة لفصل الهيدروجين والأكسجين المنتجين عن الإلكتروليت السائل كما لا تحتاج العملية إلى طاقة إضافية بل إنها تعتمد على نظام سلبي تمامًا ومنخفض الصيانة مما يسهل استخدامها في الفضاء.

الطريقة التقليدية لإنتاج الأكسجين في الفضاء تعتمد على التحليل الكهربائي للماء والتي تفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين عبر أقطاب كهربائية مغمورة في محلول إلكتروليتي ولكن في بيئة انعدام الوزن لا تتجه الفقاعات إلى أعلى بل تلتصق بالأقطاب مما يستدعي أنظمة معقدة ضخمة لا تتناسب مع الطبيعة الحادة للبعثات الطويلة حيث تكون كل كيلوجرام من المعدات والطاقة في غاية الأهمية.

أثبت فريق من العلماء الدوليين من جامعة وارويك ومعهد جورجيا للتكنولوجيا ومعهد ZARM أن استخدام المجالات المغناطيسية يعد حلاً بسيطًا يمكنه دعم فصل فقاعات الغاز عن الأقطاب الكهربائية في البيئة ذات انعدام الجاذبية وقد تم تنفيذ هذا الحل ضمن تجربة في برج بريمن للسقوط دون الحاجة إلى معدات معقدة تتطلب استهلاك كبير للطاقة.

أشار الدكتور ألفارو روميرو كالفو الأستاذ المساعد بمعهد جورجيا للتكنولوجيا إلى أن فريقهم تمكن من إثبات فعالية القوى المغناطيسية في التحكم بتدفقات الفقاعات الكهروكيميائية في بيئة الجاذبية الصغرى بعكس الإنجازات السابقة في الميكانيكا بالظروف ذات الجاذبية المنخفضة مما يعزز من إمكانية تطوير هياكل رحلات الفضاء المستقبلية بشكل أفضل.

باستخدام مغناطيسات دائمة طوّر فريق البحث نظامًا فريدًا للفصل السلبي يقوم بدفع الفقاعات بعيدًا عن الأقطاب الكهربائية وتوجيهها إلى مواقع محددة حيث تم اعتماد نهجين متكاملين للاستفادة من فقاعات الأكسجين حيث يعتمد الأول على الطريقة الطبيعية التي يتفاعل بها الماء مع المجالات المغناطيسية مما يُسهل توجيه الفقاعات نحو نقاط التجميع المحددة بشكل فعّال.

تعتمد الطريقة الثانية على القوى المغناطيسية الهيدروديناميكية التي تنشأ نتيجة التفاعل بين المجالات المغناطيسية و التيارات الكهربائية الناتجة عن التحليل الكهربائي حيث ينتج عن ذلك حركة دوارة في السائل تفصل بين فقاعات الغاز والماء مستخدمة تأثيرات الحمل الحراري والتي تحقق فصلًا طوريًا يشابه الأجهزة الميكانيكية المستخدمة في محطة الفضاء الدولية ولكن بجوانب مغناطيسية بدلاً من الدوران الميكانيكي مما يعكس تقدمًا في التكنولوجيا.