Krabička veľkosti aktovky už vyrába kyslík na Marse

Fotografia západu slnka na Marse urobená roverom NASA Spirit v roku 2005. (NASA/JPL/Texas A&M/Cornell)

Atmosféra Marsu v súčasnom stave vôbec nie je priateľská k Zemi. Je extrémne tenký, viac ako 100-krát menej hustý ako na Zemi a pozostáva prevažne z oxidu uhličitého. Každý, kto sa ho pokúsi vdýchnuť, čoskoro zistí, že nedýcha vôbec.

Ale na tom prašnom, suchom, cudzom svete malý prístroj, o niečo väčší ako kufrík, spoľahlivo odčerpával dýchateľný kyslík z marťanskej atmosféry.

Je to prvá ukážka spracovania zdrojov in situ pre ľudské použitie na inej planéte – vytvorenie spôsobu, akým by sa dal vytvárať dýchateľný vzduch pre ľudskú misiu na červenú planétu.



Volá sa MOXIE ( Mars Experiment s využitím zdrojov kyslíka in-situ (ISRU) a inštalovaný v bruchu sondy Perseverance NASA, používa proces nazývaný elektrolýza na rozdelenie oxidu uhličitého na Mars na oxid uhoľnatý a kyslík.

Medzi februárom 2021, keď Perseverance pristála, a koncom roku 2021, MOXIE produkoval kyslík sedemkrát – a bude v tom pokračovať, uviedli vedci.

'Toto je prvá ukážka skutočného využívania zdrojov na povrchu iného planetárneho telesa a ich chemickej transformácie na niečo, čo by bolo užitočné pre ľudskú misiu,' hovorí bývalý astronaut NASA a zástupca hlavného vyšetrovateľa MOXIE Jeffrey Hoffman z MIT.

'V tomto zmysle je to historické.'

Výroba kyslíka elektrolýzou nie je novinkou. Elektrolýzu využíva napríklad Medzinárodná vesmírna stanica rozdeliť vodu na vodík a kyslík , a tak doplniť jeho prísun dýchateľného vzduchu.

Na Marse však môže byť voda príliš vzácna na použitie týmto spôsobom, ak existuje iná dostupná metóda.

MOXIE je vložený do Perseverance pred misiou. (NASA/JPL-Caltech)

Našťastie je kyslík súčasťou mnohých zlúčenín vrátane oxidu uhličitého, ktorý tvorí približne 96 percent atmosféry na Marse: molekula zložená z jedného uhlíka a dvoch atómov kyslíka.

Elektrochemická redukcia oxidu uhličitého na jeho základné prvky je dobre študovaná, známa a pochopená; výzvou bolo vyvinúť tu na Zemi nástroj, ktorý by to dokázal na Marse s dostupnými ingredienciami.

Výroba kyslíka v MOXIE je viacstupňový proces.

Najprv nasáva marťanský vzduch cez filter, ktorý ho vydrhne. Tento vyčistený vzduch z Marsu sa potom stlačí, zohreje a pošle cez elektrolyzér pevných oxidov (SOXE). Elektrolyzér štiepi oxid uhličitý na oxid uhoľnatý, ktorý sa odvádza späť do atmosféry Marsu, a kyslíkové ióny.

Kyslíkové ióny sa potom rekombinujú na Odvaalebo molekulárny kyslík, ktorý sa potom meria na množstvo a čistotu predtým, ako sa opäť vypustí.

Vedci zistili, že tento proces spoľahlivo viedol k produkcii dýchateľného kyslíka. Po niekoľkých hodinách zahrievania beží 1 hodinu na experiment, po ktorej nasleduje obdobie vypnutia. Za túto 1 hodinu prevádzky je MOXIE navrhnutý na výrobu až 10 gramov – asi 20 minút dýchateľného kyslíka pre jedného astronauta.

V každom zo svojich siedmich cyklov MOXIE vyprodukoval 5,4 až 8,9 gramov molekulárneho kyslíka, celkovo 49,9 gramov.

Keďže Mars je veľmi premenlivý z hľadiska teploty aj hustoty vzduchu, a to nielen zo dňa na noc, ale aj počas meniacich sa ročných období, MOXIE musí byť schopný bežať v širokom rozsahu teplôt a hustôt vzduchu.

Vo svojich siedmich behoch dokázalo MOXIE produkovať kyslík v rôznych podmienkach: cez deň, v noci a počas celého roka.

„Jediná vec, ktorú sme nepreukázali, je beh za úsvitu alebo súmraku, keď sa teplota podstatne mení,“ hovorí hlavný vyšetrovateľ MOXIE Michael Hecht Haystack Observatory MIT.

'Máme eso v rukáve, ktoré nám to umožní, a keď to otestujeme v laboratóriu, môžeme dosiahnuť posledný míľnik, aby sme ukázali, že môžeme bežať naozaj kedykoľvek.'

V ideálnom prípade je samozrejme cieľom systém podpory života, ktorý môže bežať nepretržite, pretože tak ľudia potrebujú dýchať. A bude musieť byť oveľa väčší ako MOXIE: Malý tím astronautov, Hecht povedal v minulom roku si bude vyžadovať približne jednu metrickú tonu dýchateľného kyslíka na jeden rok na Marse.

A to nezahŕňa kyslík potrebný pre pohonnú látku na cestu domov – celkovo by misia potrebovala odhadom 500 ton kyslíka, vypočítal tím.

To, čo sa tím naučil v prvom roku prevádzky MOXIE, bude základom vývoja tohto väčšieho systému... ale stále je tu cesta, kam ísť.

Ďalší experiment sa uskutoční v ročnom období, keď je atmosféra najhustejšia. Potom tím povedal, že budú tlačiť na prístroj tak tvrdo, ako to len pôjde, aby sa pokúsili vyprodukovať čo najviac kyslíka.

To nielen ukáže, čoho je MOXIE schopné, ale ukáže aj jeho obmedzenia, čo zase pomôže pri zostavovaní robustnejšieho stroja pre prípadnú misiu na Mars s posádkou.

A to vyrieši podstatnú časť rébusu, ktorý spočíva nielen v tom, aby bolo obývateľné miesto pre ľudí prívetivejšie, ale aj v zabezpečení ich bezpečného návratu domov.

'Aby sme podporili ľudskú misiu na Mars, musíme zo Zeme priniesť veľa vecí, ako sú počítače, skafandre a biotopy,' hovorí Hoffman .

„Ale hlúpy starý kyslík? Ak sa tam dostanete, choďte do toho – ste ďaleko pred hrou.“

Výskum bol publikovaný v r Vedecké pokroky .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.