На шаг ближе к жизни на Марсе. Perseverance получил кислород на красной планете
Марсоход NASAPerseverance успешно использовал свой инструмент MOXIE для получения кислорода путем преобразования углекислого газа из марсианской атмосферы. Эксперимент может открыть путь к производству кислорода, которым смогут дышать будущие астронавты и заправлять им свои космические корабли для возвращения на Землю.
В атмосфере Марса преобладает углекислый газ (CO₂) в концентрации 96%. Кислород составляет всего 0,13% по сравнению с 21% в атмосфере Земли.
Марсоход Perseverance оснащен MOXIE – устройством, которое может отделять атомы кислорода от молекул CO₂, состоящие из одного атома углерода и двух атомов кислорода. Окись углерода, которая при этом также образуется, выбрасывается в атмосферу Марса.
MOXIE — не просто первый инструмент для производства кислорода в другом мире, это первая технология такого рода, которая поможет будущим миссиям жить за пределами Земли, используя ресурсы окружающей среды другого мира.
По данным НАСА, для того, чтобы четыре астронавта могли стартовать с Марса в ракете и вернуться на Землю, потребуется более 7 тонн ракетного топлива в сочетании с 25-30 тоннами кислорода. Поскольку окислитель для такого полета, составляет около 78% массы топлива в двигательной установке CH4/O2, это требует наличия около 400 тонн кислорода на околоземной орбите. Для этого следует произвести от 4 до 5 пусков тяжелых грузовых ракет.
Если кислород, необходимый для возвращения, вместо этого будет производится на Марсе с помощью местных ресурсов, используя имеющийся СО2 в качестве сырья, устраняется необходимость этих дорогостоящих запусков.
Транспортировка машины для преобразования кислорода в одну тонну на Марс более практична, чем попытки доставить 25-30 тонн кислорода в резервуарах с Земли.
Кроме того, по расчетам ученых, космонавтам, живущим и работающим на Марсе, потребуется, примерно, одна тонна кислорода чтобы прожить целый год.
При первом испытании MOXIE не был задействован на максимальную производительность. У него имеется возможность генерировать около 10 граммов кислорода в час. В конечном итоге устройство может достичь таких уровней, поскольку планируется провести еще около девяти его запусков в течение одного марсианского года (около 687 земных дней).
По словам представителей НАСА, эти испытания будут разделены на три этапа. Первый этап — проверка и определение характеристик прибора, а второй этап — оценка работы MOXIE в различных атмосферных условиях. На третьем и заключительном этапе планируется «раздвигать границы», — оценить все возможности устройства при тестировании режимов работы при различных температурах.
Сама MOXIE не может производить достаточно кислорода, чтобы его использовать для решения глобальных задач. Важно, что его возможности могут быть использованы для будущих экспедиций. Так, более крупные преемники MOXIE потенциально могут стать отличными помощниками в исследованиях, позволяя астронавтам Марса дышать за счет ресурсов Марса, а не зависеть от дорогостоящих и нечастых пополнений запасов с Земли.
MOXIE в нынешнем исполнении, как ожидается, может произвести около 10 г / час O2 на Марсе с чистотой> 99,6%. Его производительность (скорость производства кислорода) ограничена несколькими факторами: возможность SOXE, производительностью насоса, мощностью источника питания, безопасностью условий эксплуатации, атмосферным давлением, сопротивлением фильтров (в т. ч. при накоплении пыли) и пр.
Разработанный в престижном Массачусетском технологическом институте (MIT), MOXIE был изготовлен из термостойких материалов, чтобы выдерживать высокую температуру свыше 800 градусов по Цельсию, необходимую для его работы. Тонкий слой золота предотвращает повреждение марсохода высокой температурой.
Производство кислорода из 96-процентной двуокиси углерода Марса может быть более осуществимым вариантом, чем извлечение льда из-под его поверхности с последующим электролизом для получения кислорода .