Život na Zemi vděčí za svoji existenci fotosyntéze, která umožňuje rostlinám a dalším organismům měnit sluneční světlo, vodu a oxid uhličitý na cukr a kyslík. Fotosyntéza je nedílnou součástí života na naší planetě, kvůli čemuž ji do značné míry považujeme za samozřejmost. Replikace tohoto procesu na jiných místech v kosmu je ale velmi komplikovaná, což představuje problém, pokud by se tam lidé chtěli natrvalo usadit.
Naše potřeba kyslíku navíc znesnadňuje také samotné cestování vesmírem. Omezená kapacita kosmických lodí omezuje i množství zásob, které na nich lze převézt, zvláště pokud se chceme dostat na dlouhé vzdálenosti. Například jednosměrná cesta na Mars trvá zhruba sedm až osm měsíců, což znamená, že vzít s sebou všechny potřebné suroviny najednou je prakticky nemožné.
Nějaké způsoby výroby kyslíku ve vesmíru už ale v současnosti existují. Konkrétně třeba na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) ho lze získat díky recyklaci oxidu uhličitého nebo s pomocí procesu zvaného elektrolýza. Ten využívá elektřinu ze solárních panelů k rozdělení vody na plynný vodík a kyslík, který následně astronauti vdechují.
Tyto technologie jsou každopádně podle webu Singularity Hub nespolehlivé, neefektivní, mají vysokou hmotnost a jsou náročné na údržbu. Celý proces generování kyslíku navíc vyžaduje asi jednu třetinu celkové energie potřebné k provozu systému ISS pro kontrolu životního prostředí a podporu života, což rozhodně není málo.
Vhodné doplnění stávajících technologií
Jako jedna z perspektivních možností výroby kyslíku ve vesmíru se aktuálně jeví ta, jež počítá s využitím sluneční energie, vody a oxidu uhličitého podobným způsobem, na jakém je založena právě pozemská fotosyntéza. Pokud by se to povedlo, mohlo by to snížit hmotnost a objem celého systému, což jsou dvě klíčová kritéria při všech vesmírných misích. Uvažovaná metoda by navíc byla i mnohem efektivnější, neboť tepelnou energii uvolněnou při přímém zachycování sluneční energie by totiž šlo využít ke katalýze chemických reakcí, což by vedlo k jejich urychlení.
Se zařízením, které je něčeho takového schopné, nyní přišel tým vědců z britské University of Warwick. Namísto chlorofylu, jenž je nedílnou součástí pozemské fotosyntézy, neboť je zodpovědný za absorpci světla v rostlinách a řasách, výzkumníci používají polovodičové materiály. Ty mohou být potaženy jednoduchými kovovými katalyzátory, které podporují požadovanou chemickou reakci.
Že by navržený přístroj skutečně mohl doplnit stávající technologie podpory života, jako je třeba sestava generátoru kyslíku používaná na ISS, potvrdila následná vědecká analýza. Z ní vyplynulo, že zvláště účinná je pak novinka v kombinaci se zařízeními, které k získání většího množství sluneční energie používají speciální zrcadla, jež světlo koncentrují do jednoho místa.
Dobrou zprávou je i to, že technologie pro umělou fotosyntézu by měla být schopná fungovat v běžných podmínkách na Marsu i Měsíci. Na její provoz je sice potřeba také voda, její zajištění by ovšem neměl být příliš velký problém. Už jen proto, že v kráteru Shackleton, který je předpokládaným místem přistání budoucích lunárních misí, se totiž pravděpodobně nachází větší zásoba ledu.
Využití i na Zemi
Aby mohla být výše popisovaná technologie plně využita na palubě kosmických lodí či na jiných planetách, je zapotřebí ještě několika let intenzivního výzkumu. Pokud by se ale zařízení doopravdy povedlo úspěšně zprovoznit, jeho přínos by byl obrovský.
Bylo by totiž díky němu možné vytvořit umělou atmosféru, případně ve vesmíru vyrábět různé chemikálie potřebné pro dlouhodobé mise, jako jsou hnojiva, polymery nebo léčiva. Poznatky získané při navrhování a výrobě těchto zařízení by navíc vědcům mohly pomoci i s řešením některých současných ekologických výzev zde na Zemi. Zařízení pro umělou fotosyntézu by se dalo teoreticky použít například k produkci vodíku nebo paliv na bázi uhlíku, čímž by se otevřela ekologičtější cesta k výrobě různých chemikálií, které lidstvo skladuje a využívá v dopravě.
