„Zabytkowe” pudełko na Marsie wytwarza tlen w tempie jednego drzewa

Kiedy w zeszłym roku robotyczna sonda NASA wystrzeliła na Marsa, przyniosła ze sobą małe złote pudełko o nazwie MOXIE, aby poeksperymentować z wykorzystaniem zasobów tlenu na Marsie.

Od tego czasu MOXIE produkuje tlen z rzadkiego marsjańskiego powietrza.

A w środę w Science Advances zespół stojący za tym dziwnym narzędziem potwierdził, że MOXIE działa tak dobrze, że jego produkcja tlenu jest porównywalna ze skromnym tempem produkcji ziemskiego drzewa.

Do końca 2021 r. obszerne dane wykazały, że MOXIE z powodzeniem osiągnął docelową wydajność tlenu na poziomie sześciu gramów na godzinę podczas siedmiu oddzielnych cykli eksperymentalnych, a także w różnych warunkach pogodowych. Obejmuje to dzień i noc, różne pory roku na Marsie i inne tego typu rzeczy.

„Jedyne, czego nie pokazaliśmy, to bieganie o świcie lub o zmierzchu, kiedy temperatura zmienia się dramatycznie” – powiedział Michael Hecht, główny badacz misji MOXIE w Haystack Observatory MIT. Powiedział w komunikacie prasowym. „Naprawdę mamy to w zanadrzu, co pozwala nam to zrobić, a po przetestowaniu tego w laboratorium możemy osiągnąć ten ostatni kamień milowy, aby pokazać, że naprawdę możemy biegać w dowolnym momencie”.

Zarówno dla naukowców, jak i agencji kosmicznych, szczególnie ekscytujące jest to, że obietnica MOXIE jest silna, ponieważ proponowane ramy czasowe dla misji na Marsa z ładunkiem astronautów zbliżają się, aby dowiedzieć się, jak zapewnić bezpieczeństwo badaczom kosmosu na Czerwonej Planecie w przyszłości.

Wygląda na to, że cel CEO SpaceX, Elona Muska, jakim jest lądowanie ludzi na Marsie, jest rok 2029, a NASA. Nadchodząca misja Artemis I Moon Ma na celu utorowanie drogi dla lotów na Marsa Planowany w latach trzydziestych lub czterdziestych XX wieku. „Aby wesprzeć ludzką misję na Marsa, musimy sprowadzić z Ziemi wiele rzeczy, takich jak komputery, skafandry kosmiczne i siedliska”, powiedział w komunikacie prasowym Jeffrey Hoffman, zastępca głównego badacza w MOXIE i profesor w MIT. „Ale głupi stary tlen? Jeśli możesz się tam dostać, idź go znaleźć – jesteś daleko w czołówce”.

W obecnej postaci MOXIE jest dość mały (w zasadzie wielkości tostera), ale to prawdopodobnie dobra rzecz. Oznacza to, że jeśli naukowcy mogą w jakiś sposób zwiększyć objętość udekorowanej kostki, MOXIE może wyprodukować ponad sześć gramów tlenu na godzinę.

„Nauczyliśmy się ogromnej ilości informacji, która pokieruje przyszłymi systemami na większą skalę” – powiedział Hecht.

Być może pewnego dnia, jak twierdzą naukowcy, może w końcu produkować tlen w tempie kilkuset drzew, w ten sposób podtrzymując astronautów po dotarciu do Marsa i napędzając rakiety, które wymagają elementu życia, aby sprowadzić załogę z powrotem na Ziemię.

„Astronauci, którzy spędzają rok na powierzchni, mogą zużywać jedną tonę metryczną” – powiedział Hecht w komunikacie prasowym NASA w zeszłym roku. Ale, Według agencji kosmicznejSprowadzenie czterech astronautów z powierzchni Marsa podczas przyszłej misji wymagałoby około 15 000 funtów (7 ton metrycznych) paliwa rakietowego i 55 000 funtów (25 ton metrycznych) tlenu. Pozyskiwanie całego tego tlenu z Ziemi byłoby zarówno nadmiernie drogie, jak i nieefektywne.

Więc, mówi Hoffman, dlaczego nie wyprodukować całego tlenu na samej jałowej planecie?

Jak działa MOXIE?

Na Marsie MOXIE aktywnie przekształca dwutlenek węgla w marsjańskiej atmosferze – gdzie pierwiastek stanowi aż 96% – w tlen do oddychania.

Trochę chemii 101 polega na tym, że cząsteczki dwutlenku węgla składają się z jednego atomu węgla i dwóch atomów tlenu. Te małe kawałki są w zasadzie sklejone. Ale narzędzie wewnątrz MOXIE, zwane elektrolizerem tlenków stałych, może zbierać fragmenty tlenu w cząsteczkach dwutlenku węgla, którymi interesują się naukowcy. Po zakończeniu wszystkie pływające cząsteczki tlenu są rekombinowane w O2, znany również jako dwa atomy tlenu, lepiej znany jako rodzaj tlenu, który znamy i kochamy.

Wiem, że jest inaczej, ale wciąż myślę o tym, że zrobi to WALL-E firmy Pixar. A więc, jak mówi wal-e: Ta-da!

„To pierwsza demonstracja rzeczywistego wykorzystania zasobów na powierzchni innego ciała planetarnego i chemicznego przekształcenia ich w coś, co może być przydatne w ludzkiej misji” – powiedział Hoffman. „W tym sensie jest historyczny”.

Cały proces ten wymaga użycia przegrzania – temperatury sięgają około 1470 stopni Fahrenheita (800 stopni Celsjusza) – co nadaje MOXIE charakterystyczną złotą powłokę.

Podobnie jak w przypadku flagowego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, MOXIE musi być chroniony przed promieniowaniem podczerwonym, ponieważ działa z takim samym ciepłem. Złocenie właśnie to robi, a lustra JWST są również pozłacane z dokładnego powodu.

Następnie zespół MOXIE zamierza wykazać, że MOXIE działa dobrze nawet w bardziej intensywnych warunkach, takich jak zbliżający się bieg, który nastąpi podczas „największej intensywności w roku”, powiedział Hecht. „Ustawimy wszystko tak wysoko, jak się odważymy, i pozwolimy działać tak długo, jak to możliwe”.