Экспериментальная установка MOXIE (Mars Oxygen In Situ Resource Utilization Experiment), работающая на борту марсохода Perseverance, совершила технологический прорыв, удвоив свой предыдущий рекорд по выработке кислорода из марсианской атмосферы. Это достижение знаменует собой критически важный этап на пути к созданию систем жизнеобеспечения и производства топлива непосредственно на Красной планете для будущих пилотируемых экспедиций.
Кислород как ключ к Марсу
Атмосфера Марса крайне разрежена и на 96% состоит из углекислого газа, в то время как доля кислорода составляет лишь 0.13% (для сравнения, на Земле — 21%). MOXIE стал первым в истории устройством, которое добывает жизненно важный кислород из местных ресурсов, проводя электролиз углекислого газа. Эта технология — краеугольный камень для будущего освоения планеты, поскольку кислород необходим не только для дыхания астронавтов, но и как ключевой компонент ракетного топлива.
Расчёты показывают, что для обратного полета с Марса экипажу потребуется 25-30 тонн кислорода. Производство такого объёма на месте потребует энергоустановки мощностью 25-30 киловатт. В ракетных двигателях кислород вступает в реакцию горения с топливом, и его масса в несколько раз превышает массу самого горючего. Доставлять такие гигантские запасы с Земли экономически нецелесообразно, поэтому их придётся создавать на месте.
От скромных начал к рекордным показателям
Изначально MOXIE, питающийся от энергосистемы Perseverance (100 Вт), был рассчитан на производство до 10 граммов кислорода в час, хотя первые запуски давали лишь около 5 граммов — этого хватило бы космонавту примерно на 10 минут дыхания. В 2021 году аппарат стабильно производил по 6 граммов в ходе семи последовательных экспериментов. Хотя целевой показатель в 10 граммов тогда не был достигнут, инженеры убедились в надёжности работы системы в условиях резких сезонных колебаний марсианской атмосферы.
Блок MOXIE, размером с тостер и весом 18 кг, доказал свою эффективность.
После года оптимизации и технических доработок MOXIE совершил качественный скачок. В ходе последнего эксперимента, проведённого 6 июня в условиях лютого марсианского холода (около -100°C), устройство работало 58 минут и произвело 12 граммов кислорода в час, что в два раза превысило предыдущий рекорд и буквально вышло за рамки первоначальных проектных возможностей.
Высокотехнологичный и рискованный процесс
Процесс извлечения кислорода на MOXIE — это сложная электрохимическая реакция, требующая экстремальных условий. Аппарат захватывает молекулы углекислого газа из атмосферы, после чего при температуре около 800°C расщепляет их, высвобождая атомы кислорода. Для работы в таких условиях устройство создано из жаропрочных материалов: используется никелевый сплав для нагрева и охлаждения газа, а также лёгкий аэрогель для теплоизоляции. Корпус покрыт тонким слоем золота, который отражает инфракрасное излучение и защищает чувствительные компоненты марсохода.
Однако процесс небезопасен. Побочными продуктами являются угарный газ (CO) и твёрдая сажа, которые потенциально могут повредить оборудование. Поэтому увеличение мощности производства было сопряжено с высоким риском. «Это была самая рискованная миссия из всех, что мы проводили. Всё могло пойти не так», — признаётся Майкл Хект, главный конструктор MOXIE из Массачусетского технологического института. К счастью, эксперимент прошёл успешно, и команда получила «блестящие результаты».
Обратите внимание: Знакомьтесь – Turritopsis Nutricula, единственное бессмертное существо на нашей планете.
Будущее проекта
Несмотря на впечатляющие успехи, долгосрочная судьба проекта MOXIE остаётся под вопросом, так как финансирование текущей фазы экспериментов подходит к концу. Майкл Хект надеется привлечь новых партнёров, учитывая многообещающие итоги последних тестов. Прекращение работы на пике возможностей было бы большой потерей для науки, ведь интересно узнать, на какие ещё пределы способна эта технология.
Как отмечает Хект, на Марсе «не будет второго шанса», поэтому использовать в реальной миссии непроверенное и ненадёжное оборудование категорически нельзя. Успех MOXIE — это уверенный шаг к созданию именно таких, проверенных и жизнеспособных систем для будущих покорителей Красной планеты.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.