„Историческа“ кутия на Марс произвежда кислород със скоростта на едно дърво

Когато роботизираната сонда на НАСА излетя към Марс миналата година, тя донесе със себе си малка златна кутия, наречена MOXIE, за да експериментира с използването на кислородните ресурси на сайта на Марс.

Оттогава MOXIE произвежда кислород от разредения марсиански въздух.

А в сряда в Science Advances екипът зад този странен инструмент потвърди, че MOXIE работи толкова добре, че производството на кислород е сравнимо със скромната скорост на производство на дървото на Земята.

До края на 2021 г. обширни данни показаха, че MOXIE успешно е постигнала целевата си производителност на кислород от шест грама на час по време на седем отделни експериментални цикъла, както и при различни метеорологични условия. Това включва деня и нощта, различните сезони на Марс и други подобни неща.

„Единственото нещо, което не сме показали, е да работим призори или здрач, когато температурата се променя драстично“, каза Майкъл Хехт, главен изследовател на мисията MOXIE в обсерваторията Haystack на MIT. Той каза в прессъобщение. „Ние наистина имаме нещо в ръкава си, което ни позволява да направим това, и след като го тестваме в лабораторията, можем да достигнем този последен етап, за да покажем, че наистина можем да работим по всяко време.“

За учените и космическите агенции е особено вълнуващо, че обещанието на MOXIE е силно, тъй като предложените срокове за натоварените с астронавти мисии на Марс се задават, за да научат как да пазят космическите изследователи на Червената планета в безопасност в бъдеще.

Целта на изпълнителния директор на SpaceX Илон Мъск за кацане на хора на Марс изглежда е 2029 г., например, и тази на НАСА. Предстояща мисия на Луната Артемида I Тя има за цел да проправи пътя за полети до Марс Планиран през 30-те или 40-те години на миналия век. „За да подкрепим човешка мисия до Марс, трябва да донесем много неща от Земята, като компютри, скафандри и местообитания“, каза Джефри Хофман, заместник-главен изследовател в MOXIE и професор в MIT, каза в прессъобщение. „Но глупав стар кислород? Ако можете да стигнете до там, отидете да го намерите – вие сте много по-напред в играта.“

В настоящия си вид MOXIE е доста малък (в общи линии с размерите на тостер), но това вероятно е добре. Това означава, че ако учените могат по някакъв начин да увеличат обема на украсения куб, MOXIE може да произвежда повече от шест грама кислород на час.

„Научихме огромно количество, което ще ръководи бъдещите системи в по-голям мащаб“, каза Хехт.

Може би един ден, казват изследователите, той евентуално ще може да произведе кислород в размер на няколкостотин дървета, като по този начин поддържа астронавтите, след като стигнат до Марс и зарежда ракетите, които изискват елемента на живота, за да върнат екипажа на Земята.

„Астронавтите, които прекарват една година на повърхността, могат да използват един метричен тон между тях“, каза Хехт в прессъобщение на НАСА миналата година. Но, Според космическата агенцияИзвеждането на четирима астронавти от повърхността на Марс за бъдеща мисия ще изисква приблизително 15 000 паунда (7 метрични тона) ракетно гориво и 55 000 паунда (25 метрични тона) кислород. Довеждането на целия този кислород от Земята би било непосилно скъпо и неефективно.

Така че, казва Хофман, защо просто не произведем целия кислород на самата суха планета?

Как работи MOXIE?

На Марс MOXIE активно преобразува въглеродния диоксид в марсианската атмосфера – където елементът съставлява огромните 96% – в годен за дишане кислород.

Малко химия 101 е, че молекулите на въглеродния диоксид са изградени от един въглероден атом и два кислородни атома. Тези малки парчета са основно залепени заедно. Но инструмент в MOXIE, наречен електролизер за твърд оксид, може да събира кислородните фрагменти в молекулите на въглеродния диоксид, от които учените се интересуват. След като бъдат завършени, всички плаващи кислородни молекули се рекомбинират в O2, известен също като два кислородни атома, по-известен като вида кислород, който познаваме и обичаме.

Знам, че е различно, но все още мисля за WALL-E на Pixar да го направи. Така че, както Wal-e казва: Ta-da!

„Това е първата демонстрация на действително използване на ресурси на повърхността на друго планетарно тяло и химическото им превръщане в нещо, което може да бъде полезно за човешка мисия“, каза Хофман. „Това е историческо в този смисъл.

По целия път този процес изисква използването на супер топлина – температурите достигат около 1470 градуса по Фаренхайт (800 градуса по Целзий) – което придава на MOXIE отличителното златно покритие.

Както при водещия космически телескоп Джеймс Уеб на НАСА, MOXIE трябва да бъде защитен от инфрачервена топлина, защото работи със същата топлина. Златното покритие прави точно това и всъщност JWST огледалата са позлатени поради точната причина.

След това екипът на MOXIE възнамерява да демонстрира, че MOXIE се представя добре дори при по-интензивни условия, като например предстоящото бягане, което ще се случи по време на „най-високата интензивност на годината“, каза Хехт. „Ще поставим всичко толкова високо, колкото смеем, и ще го оставим да работи възможно най-дълго.“