Марсохід Perseverance зумів вперше отримати кисень з атмосфери Марса, йдеться в заяві NASA. Кисень вдалося отримати завдяки експериментальному інструменту MOXIE.
Такі пристрої можуть одного разу забезпечити астронавтів придатним для дихання повітрям.
Експериментальний прилад розміром з тостер на борту Perseverance під назвою Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) виконав це завдання. Випробування пройшли 20 квітня, в 60-й марсіанський день, з моменту приземлення місії 18 лютого.
Хоча демонстрація технологій тільки починається, вона може прокласти шлях до того, щоб наукова фантастика стала науковим фактом – ізоляція і зберігання кисню на Марсі для допомоги ракетам, здатним піднімати астронавтів з поверхні планети. Такі пристрої також можуть одного разу забезпечити самих астронавтів придатним для дихання повітрям. MOXIE – це дослідницька технологія, як і метеостанція Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), і спонсорується Управлінням космічних технологій (STMD) і Управлінням місій з дослідження і експлуатації людини.
«Це важливий перший крок у перетворенні вуглекислого газу в кисень на Марсі», – сказав Джим Рейтер, помічник адміністратора STMD. «У MOXIE є над чим попрацювати, але результати цієї демонстрації технології багатообіцяючі, оскільки ми наближаємося до нашої мети – одного разу побачити людей на Марсі. Кисень – це не тільки те, чим ми дихаємо. Ракетне паливо залежить від кисню, і майбутні дослідники будуть залежати від виробництва палива на Марсі, щоб здійснити подорож додому».
Щоб спалити паливо, ракета повинна мати більше кисню. Щоб спустити чотирьох астронавтів з поверхні Марса в майбутню місію, буде потрібно приблизно 15 000 фунтів (7 метричних тонн) ракетного палива і 55 000 фунтів (25 метричних тонн) кисню. Навпаки, астронавтам, які живуть і працюють на Марсі, для дихання буде потрібно набагато менше кисню. «Астронавти, які проводять на поверхні рік, можливо, будуть використовувати одну метричну тонну між собою», – сказав Хехт.
Транспортування 25 тонн кисню з Землі на Марс буде складним завданням. Транспортування кисневого конвертера вагою в одну тонну – більш великого і могутнього нащадка MOXIE, здатного виробляти ці 25 тонн – була б набагато більш економічною і практичною.
Атмосфера Марса на 96% складається з вуглекислого газу. MOXIE працює, відокремлюючи атоми кисню від молекул вуглекислого газу, які складаються з одного атома вуглецю і двох атомів кисню. В атмосферу Марса викидається залишковий продукт – окис вуглецю.
Процес перетворення вимагає високих рівнів тепла, щоб досягти температури приблизно 1470 градусів за Фаренгейтом (800 за Цельсієм). Для цього блок MOXIE виготовлений з термостійких матеріалів. До них відносяться деталі з нікелевого сплаву, надруковані на 3D-принтері, які нагрівають і охолоджують проходять через нього гази, а також легкий аерогель, який допомагає утримувати тепло. Тонке золоте покриття на зовнішній стороні MOXIE відображає інфрачервоне тепло, не дозволяючи йому випромінюватися назовні і потенційно пошкодити інші частини Perseverance.
У цій першій операції виробництво кисню MOXIE було досить скромним – близько 5 грамів, що еквівалентно приблизно 10 хвилинам придатного для дихання кисню для астронавта. MOXIE призначений для вироблення до 10 грамів кисню на годину.
Ця демонстрація технології була розроблена для забезпечення того, щоб прилад пережив запуск із Землі, майже семимісячне подорож в глибокий космос і приземлення за допомогою Perseverance 18 лютого. Очікується, що MOXIE витягне кисень ще як мінімум дев’ять разів протягом Марсіанський рік (майже два роки на Землі).
Ці процеси виробництва кисню будуть складатися з трьох етапів. На першому етапі буде перевірятися і охарактеризувати функція приладу, а на другому етапі прилад буде працювати в різних атмосферних умовах, наприклад, в різний час доби і сезони. На третьому етапі, сказав Хехт, «ми будемо розширювати межі» – пробуємо нові режими роботи або вводимо «нові зморшки, наприклад, прогін, в якому ми порівнюємо операції при трьох або більше різних температурах».
«MOXIE – не просто перший прилад для виробництва кисню в іншому світі», – сказала Труді Кортес, директор по демонстрації технологій в STMD. Це перша в своєму роді технологія, яка допоможе майбутнім місіям «жити за рахунок землі», використовуючи елементи навколишнього середовища іншого світу, також відому як використання ресурсів на місці.
«Він бере реголіт, речовина, яке ви знаходите на землі, і пропускає його через переробний завод, перетворюючи його в більшу структуру, або бере вуглекислий газ – основну частину атмосфери – і перетворює його в кисень. Цей процес дозволяє нам перетворити ці численні матеріали в корисні речі: паливо, придатний для дихання повітря або, в поєднанні з воднем, воду», – заявили в NASA.
