Эксперимент, проведенный на Марсе, показал, что из тонкой марсианской атмосферы можно извлечь пригодный для дыхания кислород. Из своего маленького дома в брюхе марсохода НАСА Perseverance эксперимент по использованию ресурсов марсианского кислорода (ISRU) (MOXIE) размером с портфель неоднократно разбивал молекулы в марсианском воздухе, чтобы генерировать небольшой, но стабильный запас кислорода.
Теперь MOXIE собирается уйти на пенсию после хорошо выполненной работы.
«Впечатляющие характеристики MOXIE показывают, что из атмосферы Марса можно добывать кислород — кислород, который мог бы помочь обеспечить будущих астронавтов пригодным для дыхания воздухом или ракетным топливом», — говорит заместитель администратора НАСА Пэм Мелрой.
«Разработка технологий, которые позволят нам использовать ресурсы Луны и Марса, имеет решающее значение для обеспечения долгосрочного присутствия на Луне, создания устойчивой лунной экономики и позволит нам поддержать первоначальную кампанию по исследованию Марса человеком».
Эксперимент MOXIE, разработанный учеными Массачусетского технологического института, проводится с момента высадки Perseverance на Марс в феврале 2021 года. Не постоянно; операторы здесь, на Земле, отправили команды MOXIE, чтобы увидеть, как он работает в различных марсианских условиях.
С тех пор за 16 запусков MOXIE произвел в общей сложности 122 грамма кислорода. По данным НАСА, этого достаточно, чтобы маленькая собачка могла дышать в течение 10 часов, а человек — в течение 4 часов.
Он работает путем электролиза, используя ток для электрохимического распада углекислого газа на составляющие его атомы. MOXIE всасывает марсианский воздух через фильтр, который очищает его. Этот очищенный марсианский воздух затем сжимается, нагревается и направляется через твердооксидный электролизер (SOXE). Электролизер расщепляет углекислый газ на окись углерода и ионы кислорода.
Окись углерода выбрасывается, но атомы кислорода рекомбинируются в O 2 или молекулярный кислород; тот, который нам нужен, чтобы выжить. Затем этот газ измеряется на предмет количества и чистоты, а затем снова выпускается обратно.
Каждый забег занимает несколько часов. После нескольких часов прогрева MOXIE собирает кислород в течение 1 часа за эксперимент, после чего следует период отключения. За этот час работы MOXIE рассчитан на выработку до 10 граммов кислорода для дыхания – примерно на 20 минут для одного космонавта.
По крайней мере, это на бумаге. Сколько на самом деле удалось произвести, было разным; во время своего шестнадцатого запуска 7 августа MOXIE извлек около 9,8 граммов пригодного для дыхания кислорода, что было довольно близко к цели. Это показывает, что, какой бы тонкой и разреженной ни была марсианская атмосфера, она может обеспечивать запас кислорода.
Даже в худшем случае такое устройство, как MOXIE, сможет дополнять другие запасы кислорода, уменьшая количество груза, необходимого для переправки с Земли.
Но благодаря тому, что они узнали от MOXIE, исследователи под руководством физика и главного исследователя MOXIE Майкла Хекта из Массачусетского технологического института полагают, что они могут разработать полномасштабную систему, включающую новую и улучшенную версию устройства для извлечения кислорода, средства для сжижения этого газа. и способ хранения жидкости.
Будущим марсианским исследователям понадобится вся возможная помощь, чтобы стать самодостаточными. Для обеспечения дыхания команды астронавтов, живущих на Марсе в течение года, и жидкого топлива, необходимого для питания космического корабля, потребуется около 500 метрических тонн кислорода.
Однако придется подождать. Есть много проблем, которые необходимо проверить и решить, прежде чем люди попытаются надолго остаться на Красной планете. Кислород — лишь один из них.
«Мы должны принять решения о том, какие вещи необходимо проверить на Марсе», — говорит Хехт. «Я думаю, что в этом списке много технологий; я очень рад, что MOXIE была первой».
