Команда ровера «Персеверанс» опублікувала свою першу статтю із результатами експерименту з MOXIE — інструментом, що має перетворювати зібраний у марсіанській атмосфері вуглекислий газ на кисень. За сім запусків MOXIE згенерував близько 50 грамів кисню, виробляючи в середньому з 55 грамів вуглекислого газу шість грамів кисню на годину. Збільшений варіант MOXIE зможе забезпечувати киснем паливо для ракет, які зможуть здіймати з поверхні Червоної планети екіпажі майбутніх дослідників. Результати роботи інструмента як частини «підготовки до дослідження Марса людьми» вчені опублікували у журналі Science Advances.
NASA/JPL-Caltech
Для кого зараз «Персеверанс» створює кисень?
Попри те, що поки Марс «населений» лише відправленими з Землі апаратами, вчені розуміють, що надсилати ресурси майбутнім астронавтам на Марс буде вкрай дорого і складно. І експеримент MOXIE (Mars Oxygen In Situ Resource Utilization Experiment) покликаний закрити потребу у кисні — як для дихання майбутніх екіпажів, так і для палива, щоб Червону планету можна було покинути. За розрахунками, щоб здійняти апарат із п'ятьма членами екіпажу на борту, для киснево-метанового палива необхідна 31 тонна кисню.
І тому разом із ровером «Персеверанс» на Марс потрапив 30-сантиметровий за розмірами і вагою у 17 кілограмів апарат MOXIE — щоб випробувати технологію. Його випробували вже сім разів за різних температурних і атмосферних умов і команда експерименту нарешті публікує результати роботи.
Звідки береться кисень?
MOXIE є першим експериментом, який використовує позаземні ресурси на місці. Він збирає через фільтр марсіанське повітря, 95 відсотків якого складає вуглекислий газ, стискає його та нагріває до 800 градусів Цельсію, направляючи до твердооксидного електролізера, де CO2 перетворюється на СО — монооксид вуглецю, або чадний газ, та молекулярний кисень О2. Така система здатна генерувати від 6 до 8 грамів кисню на годину, а збільшена у кілька сотень разів така система вироблятиме вже від 2 до 3 кілограмів кисню на годину. Цього буде достатньо для створення достатньої кількості кисню для запусків екіпажів з поверхні Червоної планети кожні 26 місяців — якраз час, за який з'являється стартове вікно для запусків з Марса.
З чого складається MOXIE. J. Hoffman et al. / Science Advances, 2022
Скільки отримали кисню?
Важливою метою експерименту MOXIE є успішна робота вдень та вночі протягом усіх марсіанських сезонів, яка продемонструє стійкість інструмента до коливань атмосферного тиску та температури. Так інженери зрозуміють, що на Марс є сенс відправляти подібну, але вже набагато більшу систему. Зараз апарат їздить разом з марсоходом і послуговується його енергією, через що має обмеження: безпечними межами експлуатації MOXIE є вироблення 6 грамів кисню на годину з 55 спожитих грамів вуглекислого газу на годину. І згідно з даними датчиків системи, за роботи згідно з такими вимогами, MOXIE на «Персеверансі» зможе працювати протягом понад 60 циклів.
«Безпечна зона» для роботи MOXIE. J. Hoffman et al. / Science Advances, 2022
Лабораторні тести ще на Землі показували, що деградацію обладнання провокує саме охолодження і нагрів до робочої температури між циклами, а не запуск та зупинка процесу генерації О2. Тому для повномасштабного варіанту MOXIE передбачається безперервна робота, тим паче, що система може бути стаціонарною і не вимагатиме енергії від марсохода як зараз.
У середньому, не враховуючи кількох годин на прогрівання, за кожен цикл інструмент генерував водень протягом 75 хвилин. Так за майже 9 годин вдалося отримати 49,9 грама О2. Сеанси вироблення кисню вчені проводили як під час річного мінімуму щільності повітря, так і навесні у сезон високої щільності. Причому нещодавно у своєму блозі на сайті NASA команда MOXIE повідомила про кілька сеансів збирання кисню вже під час марсіанської зими, яка нещодавно настала.
Щільність повітря у кожен з семи сеансів роботи MOXIE (відмічено чорними крапками). J. Hoffman et al. / Science Advances, 2022
Холодні ночі та відносно високий атмосферний тиск створюють найбільшу щільність повітря, а тому вчені вирішили поекспериментувати та добилися від MOXIE швидкості вироблення кисню до 10,5 грама на годину. Якщо його збільшити вдвоє, то людина могла б прожити на Марсі з MOXIE у скафандрі.
Також nauka.ua розповідала і про найпершу спробу створити на Марсі кисень — тоді вдалося виділити близько п’яти грамів кисню — цього вистачило б для дихання одного астронавта протягом десяти хвилин.
На випадок труднощів з доставкою з Землі
🦐Наприклад, житло на Марсі можна збудувати з хітозану, який можна отримати з екзоскелетів креветок. Їх простіше везти на Марс, ніж будматеріали, а також можна використати як обід
🥲Втім, на бетон можна перетворити і змішані із реголітом кров, сльози та піт майбутніх астронавтів
🚀Також доставку ракетного палива можуть замінити ціанобактерії та кишкова паличка: кисень утвориться з переробленого ними вуглекислого газу