Марсоход Perseverance сумел впервые получить кислород из атмосферы Марса, говорится в заявлении NASA. Кислород удалось получить благодаря экспериментальному инструменту MOXIE. Такие устройства могут однажды обеспечить астронавтов пригодным для дыхания воздухом.
Экспериментальный прибор размером с тостер на борту Perseverance под названием Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment ( MOXIE ) выполнил эту задачу. Испытания прошли 20 апреля, в 60-й марсианский день, с момента приземления миссии 18 февраля.
Хотя демонстрация технологий только начинается, она может проложить путь к тому, чтобы научная фантастика стала научным фактом - изоляция и хранение кислорода на Марсе для помощи ракетам, способным поднимать астронавтов с поверхности планеты. Такие устройства также могут однажды обеспечить самих астронавтов пригодным для дыхания воздухом. MOXIE - это исследовательская технология, как и метеостанция Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), и спонсируется Управлением космических технологий (STMD) и Управлением миссий по исследованию и эксплуатации человека.
«Это важный первый шаг в преобразовании углекислого газа в кислород на Марсе», - сказал Джим Рейтер, помощник администратора STMD. «У MOXIE есть над чем поработать, но результаты этой демонстрации технологии многообещающие, поскольку мы приближаемся к нашей цели - однажды увидеть людей на Марсе. Кислород - это не только то, чем мы дышим. Ракетное топливо зависит от кислорода, и будущие исследователи будут зависеть от производства топлива на Марсе, чтобы совершить путешествие домой».
Чтобы сжечь топливо, ракета должна иметь больше кислорода. Чтобы спустить четырех астронавтов с поверхности Марса в будущую миссию, потребуется примерно 15 000 фунтов (7 метрических тонн) ракетного топлива и 55 000 фунтов (25 метрических тонн) кислорода. Напротив, астронавтам, живущим и работающим на Марсе, для дыхания потребуется гораздо меньше кислорода. «Астронавты, которые проводят на поверхности год, возможно, будут использовать одну метрическую тонну между собой», - сказал Хехт.
Транспортировка 25 тонн кислорода с Земли на Марс будет сложной задачей. Транспортировка кислородного конвертера весом в одну тонну - более крупного и мощного потомка MOXIE, способного производить эти 25 тонн - была бы гораздо более экономичной и практичной.
Атмосфера Марса на 96% состоит из углекислого газа. MOXIE работает, отделяя атомы кислорода от молекул углекислого газа, которые состоят из одного атома углерода и двух атомов кислорода. В атмосферу Марса выбрасывается остаточный продукт - окись углерода.
Процесс преобразования требует высоких уровней тепла, чтобы достичь температуры примерно 1470 градусов по Фаренгейту (800 по Цельсию). Для этого блок MOXIE изготовлен из термостойких материалов. К ним относятся детали из никелевого сплава, напечатанные на 3D-принтере, которые нагревают и охлаждают проходящие через него газы, а также легкий аэрогель, который помогает удерживать тепло. Тонкое золотое покрытие на внешней стороне MOXIE отражает инфракрасное тепло, не позволяя ему излучаться наружу и потенциально повредить другие части Perseverance.
В этой первой операции производство кислорода MOXIE было довольно скромным - около 5 граммов, что эквивалентно примерно 10 минутам пригодного для дыхания кислорода для астронавта. MOXIE предназначен для выработки до 10 граммов кислорода в час.
Эта демонстрация технологии была разработана для обеспечения того, чтобы прибор пережил запуск с Земли, почти семимесячное путешествие в глубокий космос и приземление с помощью Perseverance 18 февраля. Ожидается, что MOXIE извлечет кислород еще как минимум девять раз в течение Марсианский год (почти два года на Земле).
Эти процессы производства кислорода будут состоять из трех этапов. На первом этапе будет проверяться и охарактеризоваться функция прибора, а на втором этапе прибор будет работать в различных атмосферных условиях, например, в разное время суток и сезоны. На третьем этапе, сказал Хехт, «мы будем расширять границы» - пробуем новые режимы работы или вводим «новые морщины, например, прогон, в котором мы сравниваем операции при трех или более разных температурах».
«MOXIE - не просто первый прибор для производства кислорода в другом мире», - сказала Труди Кортес, директор по демонстрации технологий в STMD. Это первая в своем роде технология, которая поможет будущим миссиям «жить за счет земли», используя элементы окружающей среды другого мира, также известную как использование ресурсов на месте .
«Он берет реголит, вещество, которое вы находите на земле, и пропускает его через перерабатывающий завод, превращая его в большую структуру, или берет углекислый газ - основную часть атмосферы - и превращает его в кислород. Этот процесс позволяет нам преобразовать эти многочисленные материалы в полезные вещи: топливо, пригодный для дыхания воздух или, в сочетании с водородом, воду», - заявили в NASA.
