Astronauci na stacja kosmiczna mogą wydawać się odległe, ale są tylko 248 mil od Ziemi: trochę więcej niż droga z Nowego Jorku do Waszyngtonu. Wszystko, czego potrzebują, możemy dostarczyć w stosunkowo krótkim czasie. Astronauci odwiedzający Marsa nie będą mieli tak łatwego dostępu. Średnia odległość czerwonej planety od Ziemi wynosi 140 milionów mil.
Możemy planować misje zaopatrzeniowe, ale biorąc wszystko podróż byłaby droga i niepraktyczna. Jak Mark Watney w Połączenia Martian, odkrywcy będą musieli żyć z ziemi też.
Pojawiło się wiele propozycji, w jaki sposób astronauci mogą wytwarzać niezbędne elementy, ale do niedawna żadna technologia nie była testowana w terenie. Teraz dzięki maszynie zwanej MOKSY, schowanych na pokładzie łazika Perseverance NASA, możemy definitywnie powiedzieć, że ludzie będą w stanie wytwarzać tlen na Marsie.
W artykuł opublikowany w tym tygodniu w Postępy nauki, badacze stwierdzili, że siedem godzinnych eksperymentów w 2021 roku pokazuje, że MOXIE może niezawodnie przekształcać dwutlenek węgla w tlen o wartości małego drzewa. W testach obejmujących różne temperatury i ciśnienia, w dzień iw nocy, zimą i latem, dzielna maszyna stale oddychała atmosferą Marsa i wydychała co najmniej sześć gramów tlenu na godzinę.
MOXIE działa magicznie poprzez zasysanie powietrza, filtrowanie kurzu oraz sprężanie i podgrzewanie gazów do 800 stopni Celsjusza. Ogrzane powietrze przepływa przez urządzenie do elektrolizy tlenków stałych, które rozbija dwutlenek węgla — który składa się 96 procent marsjańskiej atmosfery—na tlen i tlenek węgla. Maszyna następnie oddziela tlen i usuwa tlenek węgla wraz z innymi gazami jako spaliny.
„To pierwsza demonstracja rzeczywistego wykorzystania zasobów na powierzchni innego ciała planetarnego i przekształcenia ich chemicznie w coś, co byłoby przydatne w ludzkiej misji”, powiedział zastępca głównego badacza MOXIE, Jeffrey Hoffman, profesor praktyki w Departamencie MIT. Aeronautyki i Astronautyki, w wydaniu.
Marsjański „Las”
Demonstracja to dopiero początek. Przyszła wersja, mniej więcej wielkości „małej zamrażarki skrzyniowej”, produkowałaby tlen w tempie równym kilkuset drzewom. Wytwarzając około trzech kilogramów tlenu na godzinę przez 26 miesięcy, maszyna mogłaby zasilać zbiornik, aby zapewnić astronautom oddychanie i paliwo do powrotu do domu.
Aby się tam dostać, maszyna musiałaby udowodnić, że jest zdolna do nieprzerwanej pracy w surowym marsjańskim środowisku — i potrzebowałaby znacznie więcej mocy.
„Moc to obszar, w którym spodziewamy się największej poprawy w skalowanym MOXIE” Dr Michael Hecht, zastępca dyrektora w Haystack Observatory MIT i główny badacz MOXIE, powiedział Centrum osobliwości.
„Na Perseverance używamy do 300 watów do wytworzenia około 8 gramów tlenu na godzinę, co stanowi niewiele więcej niż 10 procent wydajności w stosunku do ilości energii elektrochemicznej potrzebnej do rozerwania cząsteczki CO2. Na podstawie szczegółowych badań spodziewamy się, że system na pełną skalę będzie bardziej wydajny w 90 procentach”.
Niektóre z tych korzyści wynikają z tego, że większa maszyna może działać przy niższym ciśnieniu, oszczędzając energię podczas kompresji, powiedział dr Hecht. Ale przede wszystkim dzięki ekonomii skali – na przykład można wyprodukować gramy lub kilogramy za pomocą tej samej elektroniki.
Oczywiście nadal będzie wymagało niezawodnego źródła zasilania. Według dr Hechta, reaktor jądrowy o mocy około 10 kilowatów (obecnie opracowywany przez NASA) powinien załatwić sprawę.
Korzyścią z przejścia na energię jądrową jest niezawodność i długowieczność. Łazik Opportunity NASA, zasilany panelami słonecznymi, spotkał się z zagładą, gdy globalna burza piaskowa przesłoniła słońce. Z drugiej strony źródło energii jądrowej Perseverance jest samowystarczalne i oceniany na 14 lat.
Mówiąc o burzach piaskowych, o maszynie, która żyje z zasysania powietrza, globalne burze trwające tygodnie lub miesiące wydawałoby się groźnymi wrogami. Rzeczywiście, dr Hecht powiedział, że można się spodziewać, że filtry powietrza w domu zatkają się, to samo stanie się na Marsie.
„Dogłębnie badaliśmy filtrowanie pyłu i wydaje się, że jest to jeden z tych przypadków, w których natura jest dla nas łaskawa. Same burze nie są tak dużym problemem, jak ciągłe pobieranie pyłu” – powiedział. „Ale na szczęście kurz nie podąża tak łatwo za przepływem powietrza przy tak niskim ciśnieniu, więc prawie wszystko można wyeliminować za pomocą prostych przegród, które zmuszają powietrze do omijania zakrętów, gdy jest wciągane do systemu”.
Chociaż udzielono odpowiedzi na kilka ważnych pytań, zespół planuje kontynuować testowanie MOXIE. Uruchomią go o zmierzchu i świcie, kiedy temperatura na Marsie będzie się zmieniać gwałtowniej, wyprodukują więcej tlenu i będą uważnie monitorować zużycie. Tymczasem na Ziemi firma Oxeon, która wyprodukowała jednostkę do elektrolizy, już zbudowała i przetestowała system, który jest 100 razy większy.
Następny Zatrzymać Marsa?
Nie wiadomo, jak szybko będziemy potrzebować gotowego produktu. NASA planuje w tym roku wystrzelenie Artemidy I, odskoczni na Księżyc i, miejmy nadzieję, na Marsa. Tymczasem Chiny spoglądają na czerwoną planetę, a SpaceX pędzi, by ukończyć swoją rakietę na Marsa. Docelowe daty lądowania wahają się od końca tej dekady do lat 2030. XX wieku.
Od teraz do tego czasu będziemy musieli rozwiązać wiele istotnych wyzwań. Ale wymyślenie, jak wyprodukować powietrze do oddychania i paliwo na podróż do domu, to wielka sprawa do sprawdzenia. „To właśnie robili odkrywcy od niepamiętnych czasów” Hoffman powiedział Połączenia Washington Post. „Dowiedz się, jakie zasoby są dostępne w miejscu, do którego się wybierasz i dowiedz się, jak z nich korzystać”.
Kredytowych Image: NASA
