Устройство Mars Oxygen In Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE), установленное на марсоходе Perseverance, побило свой предыдущий рекорд, удвоив производство кислорода на Марсе, что является настоящей вехой для будущего исследования космоса. В больших масштабах эта система потенциально может доставлять кислород астронавтам на месте или в систему производства топлива.
Хрупкая атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа (96%) и очень небольшого количества кислорода (0,13% по сравнению с 21% на Земле). Устройство MOXIE, установленное на борту марсохода Perseverance, является первым экспериментом по извлечению марсианского кислорода из углекислого газа планеты. Это важный шаг для будущего исследования Марса, поскольку кислород важен не только для астронавтов, но и для их транспортных средств.
Для полета на Марс небольшой группе космонавтов необходимо 25-30 тонн кислорода, для производства которого требуется мощная энергетическая установка (25 000-30 000 Вт). Энергия, используемая в ракетах, исходит от реакции горения между кислородом и топливом. Для этого каждая ракета должна потреблять кислород, вес которого в несколько раз превышает вес топлива. Поскольку транспортировать кислород с Земли невозможно, его придется производить непосредственно на Марсе.
MOXIE предназначен для производства до 10 граммов кислорода в час. Его 100-ваттная электрическая мощность обеспечивается системой Perseverance Power System. Первоначально он мог производить только 5 граммов в час, что эквивалентно 10 минутам дыхания космонавта кислородом.
В 2021 году MOXIE удалось произвести 6 грамм семь раз подряд. Хотя цель в 10 граммов еще не достигнута, этот эксперимент позволил инженерам оценить способность устройства функционировать, несмотря на атмосферные колебания планеты в течение одного года (марсианский год в два раза длиннее земного). В следующем году инженеры смогли дополнительно оптимизировать эту возможность за счет технических усовершенствований. В этом месяце MOXIE достигла своего максимального производственного уровня. Последний производственный рекорд удвоен!
Операция с высоким риском
При весе около 18 кг и размере тостера MOXIE извлекает кислород с Марса с помощью электрохимического процесса.
Обратите внимание: Знакомьтесь – Turritopsis Nutricula, единственное бессмертное существо на нашей планете.
Реакция включает захват атомов кислорода из CO2 в марсианском воздухе, которые собираются насосом. Эта реакция требует очень высоких температур, до 800 °C. Чтобы избежать повреждений, устройство было разработано с использованием материалов, способных выдерживать такие температуры, никелевого сплава, который нагревает и охлаждает проходящий через него газ, и легкого аэрогеля, помогающего удерживать тепло. Снаружи устройство также покрыто тонким слоем золота, отражающим инфракрасное излучение и предотвращающим повреждение компонентов марсохода.Однако побочный продукт угарный газ (CO) может повредить транспортное средство и его вездеход, как и твердая сажа. Поэтому увеличение мощности по производству реактивного кислорода было операцией с высоким риском. «Это была самая рискованная миссия, которую мы когда-либо выполняли. Все могло пойти не так», — сказал Майкл Хект, главный конструктор MOXIE и заместитель директора обсерватории Хейстек в Массачусетском технологическом институте (MIT). Но, к счастью, этого не произошло, и «мы получили отличные результаты», — восторгается он.
Эксперимент проходил 6 июня в лютый холод марсианской ночи (около -100°С) и длился 58 минут. В то время как предыдущий рекорд составлял 6 граммов кислорода в час, эта производительность была удвоена за счет добавления почти 1000 минут дополнительных функций. Производя 12 граммов кислорода в час, MOXIE буквально превысил свои технические пределы.
Однако следует помнить, что, как и любая демонстрация технологии, долгосрочная жизнеспособность проекта MOXIE зависит от финансирования. По последним подсчетам, бюджет, выделенный на проект, должен быть завершен к концу этого года. Тем не менее, Hetch планирует искать новых партнеров, учитывая многообещающие результаты недавних экспериментов.
Было бы стыдно приостанавливать эксперименты, так как было бы интересно посмотреть, как далеко может зайти MOXIE, прежде чем он будет поврежден. Было бы неразумно использовать непроверенное устройство, потому что «на Марсе у вас не будет второго шанса», — говорит Хэтч.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.