Ученые разработали робота, который с помощью нейросетей может самостоятельно анализировать состав пород с четвертой планеты и производить из них эффективный катализатор для получения кислорода за счет расщепления местной воды.
Если мы хотим исследовать Марс, нужно научиться добывать на нем кислород, потому что этот элемент необходим как для поддержания работы систем жизнеобеспечения, так и для производства компонента ракетного топлива. Очевидный источник кислорода — вода.
Сегодня ученые уверены, что в далеком прошлом на Марсе было много воды. И главное — все чаще они находят подтверждения тому, что и сегодня на Красной планете остается немало этой бесценной жидкости, как минимум подо льдом на южном полюсе.
Используя солнечную энергию, можно добывать кислород из воды с помощью подходящего катализатора — вещества, ускоряющего химическую реакцию, но не расходующегося в процессе.
Теоретически катализаторы можно привезти с Земли, но это дорого. Лучше создавать их на Марсе, ведь необходимые материалы — подходящие металлы — есть в марсианских породах. Авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature Synthesis, выделили две технические сложности в реализации такого проекта.
Во-первых, такая система синтеза катализаторов должна работать автономно, потому что расстояние между Марсом и Землей не позволит управлять химическими процессами напрямую. Задержка в передаче информации составляет от 4,3 до 21 минуты в зависимости от положения планет.
Во-вторых, система должна самостоятельно определять формулу лучшего катализатора из доступных ингредиентов. Изучая метеориты, упавшие на Землю и когда-то выбитые из четвертой планеты, ученые выделили пять видов потенциальных руд марсианского происхождения, что дает более 3,76 миллиона комбинаций элементов для создания полиметаллического катализатора.
Разработанный исследовательской группой «ИИ-химик» смог без участия человека проанализировать состав шести видов марсианской руды, подготовить материалы, синтезировать 243 разных по составу катализатора и протестировать их.
Затем на основе полученных экспериментальных данных и обширной теоретической базы данных «ИИ-химик» подобрал лучший по характеристикам полиметаллический катализатор из шести металлов: марганца, железа, никеля, магния, алюминия и кальция. С помощью этого катализатора удалось запустить реакцию выделения кислорода на протяжении почти 153 часов с перенапряжением 445,1 милливольта при плотности тока 10 миллиампер на квадратный сантиметр.
Катализатор протестировали в симуляции условий Марса при температуре минус 37 градусов Цельсия, используя раствор перхлората магния (Mg(ClO4)2). В статье авторы отметили, что уже идет разработка системы, которая позволит протестировать работу «ИИ-химика» в условиях, максимально приближенных к реальным марсианским.
