НАСА успешно произвело кислород 7 раз на Марсе

Прибор размером с коробку для завтрака на борту новейшего марсохода доказывает, что он может надежно выполнять работу небольшого дерева на красной засушливой поверхности Марса.

Марсоход NASA Perseverance, который приземлился на поверхности Марса в феврале 2021 года, производит кислород из атмосферы Красной планеты, богатой углекислым газом, с помощью эксперимента MOXIE, проводимого Массачусетским технологическим институтом.

Было проведено несколько экспериментов с MOXIE в разные марсианские сезоны и в разных атмосферных условиях, в том числе днем ​​и ночью. Исследование опубликовано в Научные достижения сообщили, что MOXIE сможет производить кислород в семи экспериментальных запусках к концу 2021 года. При каждом запуске прибор производил шесть граммов кислорода в час, что сопоставимо со скоростью скромного дерева на Земле.

В будущем на Марс будет отправлена ​​модифицированная версия MOXIE, которая может непрерывно производить кислород со скоростью, эквивалентной нескольким сотням деревьев. Этой мощности должно быть достаточно, чтобы поддерживать людей на планете и заправлять ракеты астронавтов перед их возвращением.

Стабильная производительность MOXIE до сих пор представляет собой многообещающий первый шаг к достижению этой цели. Майкл Хект, главный исследователь Миссия MOXIE обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института говорит: «Мы узнали много нового, что пригодится в будущих системах».

Это также первый случай, когда материалы планеты (в данном случае углекислый газ на Марсе) можно собирать и использовать для производства ресурсов (таких как кислород), которые в противном случае необходимо транспортировать с Земли, что называется «использованием ресурсов на месте». ». Производство кислорода MOXIE на Марсе также является первой демонстрацией этого.

«Это первая демонстрация фактического использования ресурсов на поверхности другого планетарного тела и их химического преобразования во что-то полезное для человеческой миссии», — говорит заместитель главного исследователя MOXIE Джеффри Хоффман, профессор практики в Департамент аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института. «Это исторично в этом смысле».

Члены команды MOXIE Джейсон СуХу, Эндрю Лю, Эрик Хинтерман, Майя Наср, Шраван Харихаран и Кайл Хорн входят в число соавторов Хоффмана и Хекта из Массачусетского технологического института. Кроме того, они сотрудничают с другими учреждениями, в том числе с Лабораторией реактивного движения НАСА, которая руководила разработкой, полетным программным обеспечением, упаковкой и тестированием MOXIE.

Разработанный для размещения на марсоходе Perseverance, MOXIE работает в течение коротких промежутков времени, а затем отключается в соответствии с требованиями миссии. Однако кислородный завод, скорее всего, будет состоять из более крупных блоков, которые будут работать непрерывно.

Хотя нынешняя конструкция MOXIE предполагает компромиссы, прибор доказал свою надежность и эффективность при преобразовании атмосферы Марса в чистый кислород. Для этого он сначала прогоняет марсианский воздух через фильтр, удаляющий загрязнения. Затем, сжимая воздух и пропуская его через твердооксидный электролизер (SOXE), прибор производства OxEon Energy, воздух, богатый углекислым газом, электрохимически расщепляется на ионы кислорода и монооксид углерода.

MOXIE изолирует ионы кислорода из воздуха и объединяет их для создания пригодного для дыхания молекулярного кислорода или O2.. Затем O2 измеряется на предмет чистоты и количества, прежде чем безвредно выбрасывается обратно в атмосферу вместе с окисью углерода.

Инструмент MOXIE запускали семь раз с тех пор, как марсоход приземлился на Марсе в феврале 2021 года, каждый раз требовалось несколько часов для прогрева, а затем еще один для получения кислорода, прежде чем снова отключиться. Чтобы проверить, может ли MOXIE приспособиться к изменениям атмосферных условий планеты, каждый запуск был запланирован в разное время дня или ночи или в разное время года.

По словам Хоффмана, атмосфера Марса гораздо более изменчива, чем земная. Существует значительная разница в плотности воздуха и температуре в течение года. Одна из целей — доказать, что мы способны бегать в любое время года. На данный момент MOXIE доказал, что способен производить кислород практически в любое время года и дня на Марсе.

«Единственное, что мы не продемонстрировали, — это бег на рассвете или в сумерках, когда температура существенно меняется», — говорит Хехт. «У нас есть туз в рукаве, который позволит нам это сделать, и как только мы проверим это в лаборатории, мы сможем достичь этого последнего рубежа, чтобы показать, что мы можем работать в любое время».

MOXIE продолжает производить кислород на Марсе, и инженеры планируют увеличить производство, особенно когда плотность атмосферы и уровень углекислого газа высоки во время марсианской весны. Следующий запуск произойдет во время самой высокой плотности в году, поэтому Хехт говорит: «Мы хотим произвести как можно больше кислорода». Хехт планирует запустить машину как можно дольше во время следующего запуска.

В рамках мониторинга они также будут искать признаки износа системы. В отличие от полномасштабной системы, MOXIE не может работать непрерывно в составе марсохода Perseverance. Каждый раз, когда прибор работает, система должна запускаться и выключаться — тепловая нагрузка, которая со временем может привести к износу системы.

Тот факт, что MOXIE может работать непрерывно, несмотря на многократные включения и выключения, предполагает, что полномасштабная система могла бы делать то же самое, работая тысячи часов. По словам Хоффмана, для полета человека на Марс потребуется много оборудования с Земли, включая компьютеры, скафандры и жилые помещения. «Но тупой старый кислород? Если вы можете сделать это там, дерзайте — вы намного впереди игры».