Любители фантастики наверняка, затаив дыхание, читали книги или смотрели фильмы об освоении космоса смелыми астронавтами. Особенно впечатляет, как герои годами бороздят галактики, сражаясь по пути с инопланетными злодеями.
Это довольно интересно, но если копнуть глубже, то вполне логично задать вопрос, как же эти смелые люди выживали в замкнутом пространстве такое продолжительное время. Что они ели, как пополняли запасы кислорода, а главное, что делали с отходами жизнедеятельности экипажа.
Исследователи Токийского университета сегодня могут дать ответ на эти вопросы. Они разработали технологию, позволяющую с помощью электрохимической реакции «превращать» мочевину в аммиачные удобрения. Их открытие оказалось важным не только в перспективе применения в космических шаттлах во время многолетних перелетов к другим планетам. Многим жителям планеты оно способно принести пользу. Рассмотрим, как именно открытие японских ученых можно применить на Земле и в космосе.
Отсутствие удобств в планетарном масштабе
Сегодня во всем мире, по последним данным от 3 января 2021 года, проживает более 7,8 миллиарда человек, из которых 2,8 млрд., что составляет приблизительно 38 процентов от всего населения нашей планеты, живут без канализации. Большая часть из них проживает в странах третьего мира, в основном на африканском континенте.
В качестве отхожих мест эти люди чаще всего используют различные емкости, все содержимое которых потом просто оказывается посреди улиц. Конечно, ни о каких требованиях соблюдения элементарной санитарии здесь и речи нет.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, к 2030 году количество людей во всем мире, у которых не будет доступа к канализации, может достигнуть пяти миллиардов. Это может обернуться экологической катастрофой. Можно ли как-то изменить создавшуюся ситуацию? Исследователи из Токийского научного университета делают на этот счет самые оптимистичные прогнозы.
Все началось с идеи
Любое сообщество, особенно замкнутое, обязано обеспечивать себя самостоятельно. Так было испокон веков: люди выращивали овощи, злаки, охотились, собирали ягоды, содержали скот, а в качестве удобрения использовали продукты жизнедеятельности последнего.
Адъюнкт-профессор Норихиро Судзуки из Токийского университета задумался, можно ли вместо азотных удобрений, получаемых из навоза, произвести жидкий аналог из мочевины. Идея привела к созданию специального аппарата, над которой и работал в последнее время ученый со своей группой.
Сначала опыты проводили с искусственными образцами. Исследователями был разработан электрохимический процесс получения ионов аммония путем прохождения тока через мочевину с последующим использованием фотокатализатора на основе диоксида титана.
Ученые проверяли полученные клетки с последним и без него. Оказалось, что именно фотокатализатор снижает уровень нитрит- и нитрат-ионов в готовом продукте до минимума, что делает его безопасным и пригодным в качестве полезного удобрения.
Применение открытия на земле
Так как 38% людей на планете живут в условиях отсутствия канализации, о чем упоминалось выше, открытие японских ученых способно спасти планету от экологической катастрофы. Так, в регионах, где нет нормальных бытовых условий, можно создать комплексы по сбору и переработке мочи, финансово поощряя жителей не выливать ее на улицы или за домом, а сдавать.
Полученное жидкое удобрение, разлитое в специальные емкости, можно продавать фермерским хозяйствам в качестве дешевой, но экологически безопасной альтернативы химическим удобрениям.
Применение открытия в космосе
Сегодня все чаще можно услышать новости о том, что ведется подготовка к полету на Марс и даже обустройству там земной колонии. Некоторые ученые умы даже прогнозируют освоение глубокого космоса, тем более, что в экзопланетах за пределами нашей Солнечной системы нет недостатка. Так, в октябре прошлого года астрономы объявили, что только во Млечном пути их порядка 300 миллионов.
Так как космический корабль – это замкнутая система, которая может рассчитывать только на себя, она должна быть самовоспроизводящейся. Полет нескольких десятков человек в течение долгого времени должен обеспечиваться и продуктами питания, и кислородом. Даже в фантастических фильмах вопрос снабжения решается при помощи организации растительных мини-ферм.
Они вырабатывают и кислород, и обеспечивают экипаж необходимыми овощами и фруктами. Открытие японских ученых очень бы пригодилось в такой экспедиции. Во-первых, был бы решен вопрос с утилизацией отходов человеческой жизнедеятельности. Во-вторых, всегда под рукой есть установка, превращающая их в удобрения.
Колонизация космоса
Когда Илон Маск в начале двухтысячных годов заявил о колонизации Луны и Марса, над ним просто посмеялись. Сегодня же есть не только планы, как это осуществить, но и необходимое оборудование и техника, способные работать, добывать необходимые ресурсы, создавать нужную атмосферу внутри жилого комплекса, спроектированные с учетом условий на поверхности этих планет.
Сколько бы ни длился полет или организация колонии на Марсе или экзопланете, процесс получения ионов аммония из мочевины будет всегда необходим. Кто знает, возможно, открытие японцев даже сможет превратить марсианскую пыль в пригодный для выращивания растений грунт.
Вместо итогов
Хотя первый полет на Марс запланирован на 2022 год, возможно, он и не состоится. Поэтому стоит обратить внимание на насущные земные проблемы и приспособить установку ученых из Токийского университета к нуждам людей, живущих сегодня без канализации. Это поспособствует не только устранению ряда экологических проблем, но и повышению урожаев без нанесения вреда земле.
