Astronautit päällä avaruusasema saattavat tuntua kaukaisilta, mutta ne ovat vain 248 mailin päässä Maasta: hieman enemmän kuin ajomatka New Yorkista Washington DC:hen. Kaikki heidän tarvitsemansa voidaan toimittaa suhteellisen lyhyessä järjestyksessä. Marsissa vierailevilla astronauteilla ei ole niin helppoa pääsyä. Punaisen planeetan keskimääräinen etäisyys Maasta on 140 miljoonaa mailia.
Voimme suunnitella huoltotehtäviä, mutta ottamista kaikki matka olisi kallista ja epäkäytännöllistä. Kuten Mark Watney - Marsin, tutkimusmatkailijoiden on pakko elää maasta liikaa.
On ollut paljon ehdotuksia siitä, kuinka astronautit voisivat tuottaa olennaisen, mutta viime aikoihin asti tekniikkaa ei ollut testattu kentällä. Nyt kiitos koneen nimeltä MOXYNASAn Perseverance-mönkijässä, voimme varmasti sanoa, että ihmiset pystyvät valmistamaan happea Marsiin.
Jonkin sisällä tällä viikolla julkaistu lehti Tiede ennakotTutkijat sanoivat, että seitsemän tunnin mittaista koeajoa vuoden 2021 aikana osoittavat, että MOXIE voi luotettavasti muuntaa hiilidioksidin pienen puun verran happea. Eri lämpötiloissa ja paineissa, päivällä ja yöllä, talvella ja kesällä suoritetuissa testeissä kynäkone hengitti tasaisesti Marsin ilmakehää ja hengitti ulos vähintään kuusi grammaa happea tunnissa.
MOXIE tekee taikuutensa imemällä ilmaa, suodattamalla pölyn ja puristamalla ja lämmittämällä kaasut 800 celsiusasteeseen. Kuumennettu ilma virtaa kiinteän oksidin elektrolyysilaitteen läpi, joka pilkkoo hiilidioksidia, joka muodostaa 96 prosenttia Marsin ilmakehästä- hapeksi ja hiilimonoksidiksi. Kone erottaa sitten hapen ja poistaa hiilimonoksidin muiden kaasujen ohella pakokaasuna.
"Tämä on ensimmäinen osoitus resurssien tosiasiallisesta käytöstä toisen planeetan pinnalla ja niiden muuntamisesta kemiallisesti ihmistehtävälle hyödylliseksi", sanoi MOXIE:n apulaistutkija Jeffrey Hoffman, MIT:n laitoksen käytännön professori. ilmailusta ja astronautiikasta, julkaisussa.
Marsin "metsä"
Mielenosoitus on vasta alkua. Tuleva versio, noin "pienen pakastimen" kokoinen tuottaisi happea useita satoja puita vastaavalla nopeudella. Kone tuottaa noin kolme kiloa happea tunnissa 26 kuukauden ajan, ja se voisi ruokkia varastosäiliöön pitääkseen astronautit hengittävän ja ruokkien heidän kotimatkaansa.
Päästäkseen sinne koneen on osoitettava pystyvän toimimaan taukoamatta Marsin ankarissa ympäristöissä – ja se tarvitsisi paljon enemmän tehoa.
"Voima on alue, jolla odotamme saavamme eniten parannuksia laajennetussa MOXIEssa." Tri Michael Hecht, MIT:n Haystack Observatoryn apulaisjohtaja ja MOXIE:n päätutkija, kertoi Singulaarisuus Hub.
"Perseverancessa käytämme jopa 300 wattia tuottaaksemme noin 8 grammaa happea tunnissa, mikä edustaa vain 10 prosentin tehokkuutta suhteessa siihen sähkökemialliseen tehoon, joka tarvitaan hiilidioksidimolekyylin purkamiseen. Odotamme täyden mittakaavan järjestelmän olevan enemmän kuin 2-prosenttisesti tehokas yksityiskohtaisten tutkimusten perusteella.
Jotkut näistä eduista johtuvat siitä, että suurempi kone voi toimia alhaisemmilla paineilla, mikä säästää energiaa puristuksessa, tohtori Hecht sanoi. Mutta enimmäkseen se johtuu mittakaavaetuista – voit tuottaa esimerkiksi grammaa tai kiloa samalla elektroniikalla.
Tietysti se vaatii silti luotettavan virtalähteen. Dr. Hechtin mukaan noin 10 kilowatin ydinreaktorin (jota NASA kehittää parhaillaan) pitäisi tehdä temppu.
Ydinvoiman käytön etu on luotettavuus ja pitkäikäisyys. NASAn aurinkopaneeleilla toimiva Opportunity Rover kohtasi tuhonsa, kun maailmanlaajuinen pölymyrsky peitti auringon. Perseverancen ydinvoimalähde sen sijaan on itsenäinen ja arvioitu kestäväksi 14 vuotta.
Pölymyrskyistä puheen ollen, koneelle, joka ansaitsee elantonsa imemällä ilmaa, viikkoja tai kuukausia kestävät maailmanlaajuiset myrskyt vaikuttaisi valtavilta vihollisilta. Todellakin, tohtori Hecht sanoi, kuten voit odottaa ilmansuodattimien tukkeutuvan kotona, samoin tapahtuu Marsissa.
”Olemme tutkineet pölynsuodatusta laajasti, ja se näyttää olevan yksi niistä tapauksista, joissa luonto on meille armollinen. Myrskyt itsessään eivät ole niin suuri ongelma kuin jatkuva pölynotto", hän sanoi. "Mutta onneksi pöly ei seuraa ilmavirtaa niin helposti noilla matalilla paineilla, joten melkein kaikki se voidaan poistaa yksinkertaisilla ohjauslevyillä, jotka pakottavat ilman kulkemaan kulmien ympäri, kun se imeytyy järjestelmään."
Vaikka joihinkin suuriin kysymyksiin on vastattu, tiimi aikoo jatkaa MOXIE-testausta. He käyttävät sitä hämärässä ja aamunkoitteessa, kun Marsin lämpötilat heilahtelevat villimmin, työntävät sitä tuottamaan enemmän happea ja tarkkailevat kulumista huolellisesti. Samaan aikaan takaisin maan päällä elektrolyysiyksikön valmistanut Oxeon on jo rakentanut ja testannut järjestelmä, joka on 100 kertaa suurempi.
Seuraava pysäkki Mars?
Kuinka pian tarvitsemme valmiin tuotteen, ei ole varmaa. NASA aikoo laukaista tänä vuonna Artemis I:n, ponnahduslautana kuuhun ja lopulta, toivottavasti, Marsiin. Samaan aikaan Kiina katselee punaista planeettaa, ja SpaceX on ryntänyt viimeistelemään Mars-rakettiaan. Tavoitepäivämäärät kosketukseen vaihtelevat tämän vuosikymmenen lopusta joskus 2030-luvulle.
Välillä meidän on ratkaistava monia merkittäviä haasteita. Mutta sen selvittäminen, kuinka tuottaa hengitettävää ilmaa ja polttoainetta kotimatkaa varten, on iso laatikko tarkistaa. "Se on mitä tutkimusmatkailijat ovat tehneet ikimuistoisista ajoista lähtien", Hoffman kertoi - Washington Post. "Ota selvää, mitä resursseja on saatavilla siellä, missä aiot, ja ota selvää, miten niitä käytetään."
Kuva pistetilanne: NASA
