Космонавти на космічна станція може здатися далеким, але вони знаходяться лише в 248 милях від Землі: трохи більше, ніж дорога від Нью-Йорка до Вашингтона. Усе, що їм потрібно, можна доставити у відносно короткий термін. Астронавти, які відвідують Марс, не матимуть такого легкого доступу. Середня відстань Червоної планети від Землі становить 140 мільйонів миль.
Ми можемо планувати місії постачання, але брати все їхати з собою було б дорого та непрактично. Як Марк Вотні в Команда Марсіан, дослідникам доведеться живуть із землі теж.
Було багато пропозицій щодо того, як астронавти могли б виробляти найнеобхідніше, але донедавна жодна технологія не була випробувана в полі. Тепер, завдяки машині під назвою МОКСІ, розміщених на марсоході NASA Perseverance, ми можемо точно сказати, що люди зможуть виробляти кисень на Марсі.
В документ, опублікований цього тижня в Наука розвиваєтьсяДослідники заявили, що сім годинних експериментів протягом 2021 року демонструють, що MOXIE може надійно перетворювати вуглекислий газ на кисень, рівний маленькому дереву. Під час випробувань, що охоплювали різні температури та тиски, вдень і вночі, взимку і влітку, відважна машина постійно вдихала марсіанську атмосферу і видихала щонайменше шість грамів кисню на годину.
MOXIE робить свою магію, всмоктуючи повітря, фільтруючи пил, стискаючи та нагріваючи гази до 800 градусів за Цельсієм. Нагріте повітря проходить через прилад для електролізу твердих оксидів, який розщеплює вуглекислий газ, який утворює 96 відсотків атмосфери Марса— на кисень і чадний газ. Потім машина виділяє кисень і викидає чадний газ разом з іншими газами у вигляді вихлопних газів.
«Це перша демонстрація фактичного використання ресурсів на поверхні іншого планетарного тіла та їх хімічного перетворення в щось, що було б корисно для людської місії», — сказав заступник головного дослідника MOXIE Джеффрі Хоффман, професор практики у відділі MIT. аеронавтики та космонавтики, у випуску.
Марсіанський «Ліс»
Демонстрація – це лише початок. Майбутня версія, приблизно розміром з «маленьку морозильну скриню», буде виробляти кисень зі швидкістю, еквівалентною кільком сотням дерев. Виробляючи приблизно три кілограми кисню на годину протягом 26 місяців, машина могла живити резервуар для зберігання, щоб підтримувати дихання астронавтів і заправляти їхню поїздку додому.
Щоб потрапити туди, машина мала б довести, що здатна безперервно працювати в суворих марсіанських умовах, і їй знадобиться набагато більше потужності.
«Потужність — це сфера, де ми очікуємо найбільших покращень у збільшеному MOXIE», Доктор Майкл Гехт, заступник директора обсерваторії Хейстек Массачусетського технологічного інституту та головний дослідник MOXIE, сказав Хаб сингулярності
«У Perseverance ми використовуємо до 300 Вт, щоб виробляти близько 8 грамів кисню на годину, що становить не більше ніж 10 відсотків ефективності відносно кількості електрохімічної енергії, яка фактично потрібна для розриву молекули CO2. На основі детальних досліджень ми очікуємо, що повномасштабна система матиме приблизно 90 відсотків ефективності».
Деякі з цих переваг будуть пов’язані з тим, що більша машина може працювати при нижчому тиску, заощаджуючи енергію на стиснення, сказав доктор Хехт. Але здебільшого це буде завдяки економії на масштабі — наприклад, ви можете виробляти грами чи кілограми за допомогою тієї самої електроніки.
Звичайно, для цього все одно знадобиться надійне джерело живлення. За словами доктора Гехта, ядерний реактор потужністю близько 10 кіловат (наразі розробляється НАСА) повинен зробити свою справу.
Перевага використання атомної електростанції полягає в надійності та довговічності. Марсохід NASA Opportunity, що живиться від сонячних панелей, загинув, коли глобальна пилова буря закрила сонце. Джерело ядерної енергії Perseverance, з іншого боку, є самодостатнім і розрахований на останні 14 років.
Говорячи про пилові бурі, для машини, яка заробляє на життя, всмоктуючи повітря, глобальні шторми, що тривають тижнями або місяцями здавалося б грізними ворогами. Дійсно, сказав доктор Хехт, оскільки ви очікуєте, що повітряні фільтри вдома забиваються, те саме станеться на Марсі.
«Ми ретельно вивчали фільтрацію пилу, і, здається, це один із тих випадків, коли природа до нас добра. Самі шторми не є такою проблемою, як постійне надходження пилу», – сказав він. «Але, на щастя, пил не слідує за повітряним потоком так легко за такого низького тиску, тому майже всю його можна видалити за допомогою простих перегородок, які змушують повітря обертатися навколо кутів, коли воно втягується в систему».
Хоча відповіді на кілька важливих запитань отримано, команда планує продовжити тестування MOXIE. Вони запустять його в сутінках і на світанку, коли температура на Марсі різко коливається, підштовхнуть його до вироблення більше кисню та ретельно відстежуватимуть знос. Тим часом на Землі компанія Oxeon, яка виготовила електролізну установку, вже побудувала та випробувала система, яка в 100 разів більша.
Наступна зупинка Марс?
Невідомо, як скоро нам знадобиться готовий продукт. NASA планує цього року запустити Артеміду I, сходинку до Місяця і, як сподіваються, з часом Марса. Тим часом Китай придивляється до червоної планети, а SpaceX поспішає завершити свою ракету для Марса. Цільові дати приземлення варіюються від кінця цього десятиліття до 2030-х років.
Тим часом нам доведеться вирішити багато важливих проблем. Але з’ясування того, як виробляти повітря для дихання та паливо для подорожі додому, – це велика коробка, яку потрібно перевірити. «Це те, що дослідники робили з незапам'ятних часів», - Гофман сказав Команда Washington Post,. «Дізнайтеся, які ресурси доступні там, де ви збираєтеся, і дізнайтеся, як ними користуватися».
Зображення Фото: NASA
