Salah satu cara yang berpotensi untuk mendapatkan oksigen di ruang angkasa adalah dengan memanfaatkan magnet, seperti yang diusulkan oleh para peneliti internasional.
Untuk menghasilkan oksigen di ruang angkasa memerlukan biaya yang mahal serta proses yang rumit. Temuan ini bisa menjadi salah satu peluang dalam menjawab tantangan itu. Baik bagi para astronot yang berada di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), maupun untuk menjelejahi tempat lainnya.
Namun, apa yang paling menantang dalam berbagai percobaan di Bumi untuk memproduksi oksigen di ruang angkasa adalah karena keunikan dari gayaberat mikro. Atau suatu keadaan di mana gravitasinya nol.
“Di Stasiun Luar Angkasa Internasional, oksigen dihasilkan menggunakan sel elektrolitik yang mengurai air menjadi hidrogen dan oksigen, tetapi kemudian Anda harus mengeluarkan gas-gas itu dari sistem,” Penulis utama Álvaro Romero-Calvo, Ph.D. lulusan dari University of Colorado Boulder.
“Analisis yang relatif baru dari seorang peneliti di NASA Ames menyimpulkan bahwa mengadaptasi arsitektur yang sama dalam perjalanan ke Mars akan memiliki hukuman massa dan keandalan yang signifikan sehingga tidak masuk akal untuk digunakan.”
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa memang mungkin untuk memisahkan air di lingkungan gayaberat mikro (mikro gravitasi), menjadi hidrogen dan oksigen. Namun, gas yang dihasilkan tidak mengapung seperti di Bumi, alih-alih tertahan pada bahan katalisnya.
Ini berlawanan dengan gaya gravitasi yang dialami oleh astronot dan pilot pesawat tempur saat mereka berakselerasi di pesawat mereka.
Di Bumi, gelembung-gelembung CO2 yang terlarut dalam minuman bersoda, dengan cepat akan mengapung. Tetapi tanpa adanya gravitasi, gelembung-gelembung itu malah tetap tersuspensi dalam cairan.
Gravitasi memungkinkan gas mudah keluar dari cairan, yang sangat penting untuk menggunakan hidrogen murni dan oksigen. Tanpa adanya gravitasi, tidak ada gelembung gas yang mengapung ke permukaan dan terpisah dari campuran – sebaliknya semua gas tetap membentuk busa.
“Pemisahan fase yang efisien dalam lingkungan gravitasi tereduksi merupakan hambatan bagi eksplorasi ruang angkasa manusia dan diketahui sejak penerbangan pertama ke luar angkasa pada 1960-an,” kata Katharina Brinkert dari University of Warwick Department of Chemistry and Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) di Jerman dalam sebuah pernyataan.
“Fenomena ini merupakan tantangan khusus bagi sistem pendukung kehidupan di pesawat ruang angkasa dan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) karena oksigen untuk kru diproduksi dalam sistem pengelektrolisis air dan memerlukan pemisahan dari elektroda dan elektrolit cair.”
“Efek ini memiliki konsekuensi yang luar biasa untuk pengembangan lebih lanjut dari sistem pemisahan fase, seperti untuk misi ruang angkasa jangka panjang, menunjukkan bahwa oksigen yang efisien dan, misalnya, produksi hidrogen dalam sistem elektrolisis air (foto-) dapat dicapai bahkan dalam hampir tidak adanya gaya apung,” kata Brinket.
NASA saat ini menggunakan sejenis sentrifugal untuk memaksa gas keluar, tetapi mesin itu besar dan sangat tidak efisien. Sementara itu, tim peneliti telah melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa magnet dapat mencapai hasil yang sama dalam beberapa kasus.
Meskipun gaya diamagnetik sudah diketahui dan dipahami dengan baik, penggunaannya oleh para insinyur dalam aplikasi luar angkasa belum sepenuhnya dieksplorasi karena gravitasi membuat teknologi tersebut sulit untuk didemonstrasikan di Bumi.
Selanjutnya tim peneliti mengembangkan prosedur untuk melepaskan gelembung gas dari permukaan elektroda di lingkungan gayaberat mikro yang dihasilkan selama 9,2 detik di Bremen Drop Tower.
Studi ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa gelembung gas dapat ‘ditarik’ dan ‘ditolak’ dari magnet neodymium sederhana dalam gayaberat mikro dengan merendamnya dalam berbagai jenis larutan berair.
“Setelah bertahun-tahun melakukan penelitian analitis dan komputasi, dapat menggunakan menara jatuh yang menakjubkan ini di Jerman memberikan bukti nyata bahwa konsep ini akan berfungsi di lingkungan ruang angkasa nol-g,” kata Hanspeter Schaub dari University of Colorado Boulder.
Penelitian ini diterbitkan di npj Microgravity.