«Исторический» ящик на Марсе производит кислород со скоростью одного дерева

Когда в прошлом году роботизированный зонд НАСА отправился на Марс, он принес с собой небольшую золотую коробку под названием MOXIE, чтобы экспериментировать с использованием кислородных ресурсов сайта на Марсе.

С тех пор MOXIE производит кислород из разреженного марсианского воздуха.

А в среду в Science Advances команда разработчиков этого странного инструмента подтвердила, что MOXIE работает настолько хорошо, что его производство кислорода сравнимо со скромной скоростью производства земного дерева.

К концу 2021 года обширные данные показали, что MOXIE успешно достиг целевого выхода кислорода в шесть граммов в час в течение семи отдельных экспериментальных циклов, а также в различных погодных условиях. Это включает в себя день и ночь, разные времена года на Марсе и тому подобное.

«Единственное, что мы не показали, — это бег на рассвете или в сумерках, когда температура резко меняется», — сказал Майкл Хект, главный исследователь миссии MOXIE в обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института. Он сказал в пресс-релизе. «У нас действительно есть это в рукаве, что позволяет нам делать это, и как только мы проверим это в лаборатории, мы сможем достичь этого последнего рубежа, чтобы показать, что мы действительно можем работать в любое время».

Как для ученых, так и для космических агентств особенно интересно, что обещания MOXIE сильны, поскольку предполагаемые сроки для миссий на Марс с участием астронавтов вырисовываются, чтобы узнать, как обеспечить безопасность космических исследователей на Красной планете в будущем.

Например, цель генерального директора SpaceX Илона Маска по высадке людей на Марс — 2029 год, как и у НАСА. Предстоящая лунная миссия Artemis I Он призван проложить путь к полетам на Марс. Запланировано в тридцатых или сороковых годах двадцатого века. «Чтобы поддержать пилотируемую миссию на Марс, нам нужно привезти с Земли множество вещей, таких как компьютеры, скафандры и жилые помещения», — сказал в пресс-релизе Джеффри Хоффман, заместитель главного исследователя MOXIE и профессор Массачусетского технологического института. «Но дурацкий старый кислород? Если вы можете добраться туда, найдите его — вы намного впереди игры».

В своем нынешнем виде MOXIE довольно мал (в основном размером с тостер), но это, вероятно, хорошо. Это означает, что если ученым каким-то образом удастся увеличить объем декорированного куба, MOXIE сможет производить более шести граммов кислорода в час.

«Мы узнали огромное количество информации, которая будет служить ориентиром для будущих систем в более широком масштабе», — сказал Хехт.

Возможно, однажды, говорят исследователи, он сможет в конечном итоге производить кислород со скоростью нескольких сотен деревьев, таким образом поддерживая астронавтов, когда они достигнут Марса, и заправляя ракеты, которым требуется элемент жизни, чтобы вернуть экипаж на Землю.

«Астронавты, которые проводят год на поверхности, могут использовать одну метрическую тонну на двоих», — сказал Хехт в пресс-релизе НАСА в прошлом году. Но, По данным космического агентстваЧтобы отправить четырех астронавтов с поверхности Марса в будущую миссию, потребуется примерно 15 000 фунтов (7 метрических тонн) ракетного топлива и 55 000 фунтов (25 метрических тонн) кислорода. Получение всего этого кислорода с Земли было бы непомерно дорогим и неэффективным.

Итак, говорит Хоффман, почему бы просто не производить весь кислород на самой засушливой планете?

Как работает МОКСИ?

На Марсе MOXIE активно преобразует углекислый газ в марсианской атмосфере, где этот элемент составляет колоссальные 96%, в пригодный для дыхания кислород.

Немного химии 101 состоит в том, что молекулы углекислого газа состоят из одного атома углерода и двух атомов кислорода. Эти маленькие кусочки в основном склеены. Но инструмент внутри MOXIE, называемый твердооксидным электролизером, может собирать фрагменты кислорода внутри молекул углекислого газа, что интересует ученых. После завершения все плавающие молекулы кислорода рекомбинируются в O2, также известный как два атома кислорода, более известный как тип кислорода, который мы знаем и любим.

Я знаю, что это другое, но я все еще думаю о работе Pixar над ВАЛЛ-И. Так что, как говорит валь-и: Та-да!

«Это первая демонстрация фактического использования ресурсов на поверхности другого планетарного тела и их химического превращения во что-то, что может быть полезно для человеческой миссии», — сказал Хоффман. «Это исторично в этом смысле».

На протяжении всего этого процесса требуется использование сверхнагрева — температура достигает около 1470 градусов по Фаренгейту (800 градусов по Цельсию) — именно это придает MOXIE характерное золотистое покрытие.

Как и флагманский космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба, MOXIE должен быть защищен от инфракрасного тепла, потому что он работает с таким же теплом. Золотое покрытие делает именно это, и на самом деле зеркала JWST позолочены именно по той же причине.

Затем команда MOXIE намерена продемонстрировать, что MOXIE работает хорошо даже в более интенсивных условиях, например, во время следующего запуска, который произойдет во время «самой высокой интенсивности года», сказал Хехт. «Мы поставим все так высоко, как посмеем, и пусть это работает как можно дольше».