Электролиз десятилетиями оставался основным методом получения кислорода из воды в проектах пилотируемых миссий за пределами внутренней Солнечной системы. Однако громоздкие размеры и высокое энергопотребление таких систем заставили NASA обратиться к альтернативным решениям. В рамках программы «Институты передовых концепций» (NIAC) агентство выделило грант компании Precision Combustion, Inc (PCI) на разработку термо-фото-каталитической системы, способной превзойти традиционные электролизные реакторы.

Разрабатываемая PCI технология основана на запатентованных каталитических реакторах Microlith, напоминающих фильтровальные сетки с нанесённым на поверхность каталитическим материалом. Хотя точный состав покрытия не раскрывается, вероятно, в нём используется диоксид титана или его модификации. Этот материал выступает в роли фотокатализатора, активируемого светом, а для расширения спектра реакции в него могут добавляться легирующие примеси — в чистом виде диоксид титана реагирует только на ультрафиолетовое излучение.

В процессе термо-фото-катализа вода, проходя через микроканалы реактора, подвергается воздействию нагретого (за счёт электрического тока) каталитического слоя и светового излучения. Это приводит к окислительно-восстановительной реакции, аналогичной электролизу, но с ключевыми преимуществами. Система PCI компактнее, легче и энергоэффективнее за счёт минимального перепада давления и эффективного теплопереноса, обеспечивающего полную загрузку катализатора. Кроме того, её пропускная способность выше, чем у существующих термофотокаталитических аналогов.

Одним из перспективных направлений для Microlith может стать производство водорода, который рассматривается как «топливо будущего». Современные методы его получения из воды остаются экономически невыгодными, но масштабирование технологии PCI способно изменить ситуацию. В пресс-релизе компании упомянута пилотируемая миссия на Марс в 2039 году как возможный старт для внедрения системы.

Несмотря на амбициозные планы, для реализации проекта потребуются дополнительные исследования, на которые и направлен грант NIAC. Учёным предстоит оптимизировать конструкцию реактора, провести испытания в условиях, имитирующих космические, и интегрировать технологию в существующие системы жизнеобеспечения. Если разработка окажется успешной, то это не только откроет новые горизонты для освоения дальнего космоса, но и найдёт применение на Земле — от очистки атмосферы до создания замкнутых энергетических циклов.