Кутия, голяма колкото куфарче, произвежда кислород на Марс

Марсианската атмосфера в сегашното си състояние изобщо не е подходяща за земляните. Тя е над 100 пъти по-рядка от земната и се състои предимно от въглероден диоксид. Всеки човек, който се опита да диша, скоро ще се окаже, че изобщо не може

Но в този прашен, сух, чужд свят, един малък инструмент, малко по-голям от куфарче, вече надеждно изпомпва кислород от марсианската атмосфера, съобщава „Сайънс Алерт“.

Това е първата демонстрация на преработката на ресурси на място за човешка употреба на друга планета – създавайки възможност за генериране на въздух за дишане за човешка мисия до Червената планета.

Нарича се MOXIE („Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization (ISRU) Experiment“) и инсталиран в търбуха на марсохода на НАСА „Perseverance“, той използва процес, наречен електролиза, за да раздели марсианския въглероден диоксид на въглероден оксид и кислород. Между февруари 2021 г., когато „Perseverance“ кацна, и края на 2021 г. MOXIE произведе кислород седем пъти – и ще продължи да го прави, казват изследователите.

„Това е първата демонстрация на реално използване на ресурсите на повърхността на друго планетарно тяло и тяхното химическо преобразуване в нещо, което би било полезно за човешка мисия“, казва бившият астронавт на НАСА и заместник главен изследовател на MOXIE Джефри Хофман от Масачузетския технологичен институт. „В този смисъл това е историческо събитие.“

Производството на кислород чрез електролиза не е нещо ново. Международната космическа станция например използва електролиза, за да разделя водата на водород и кислород и по този начин да допълва запасите си от въздух за дишане. На Марс обаче водата може да се окаже твърде ценна, за да се използва по този начин, ако има друг метод.

За щастие кислородът е съставна част на много съединения, включително въглеродния диоксид, който съставлява около 96% от атмосферата на Марс: молекула, съставена от един въглероден и два кислородни атома.

Електрохимичното редуциране на въглеродния диоксид до съставните му елементи е добре проучено, известно и разбрано; предизвикателството беше да се разработи тук, на Земята, инструмент, който да може да направи това на Марс с наличните съставки.

Производството на кислород в MOXIE е многоетапен процес. Първо, той вкарва марсианския въздух през филтър, който го почиства. След това този пречистен марсиански въздух се компресира, нагрява и се изпраща през електролизера за твърд оксид (SOXE). Електролизерът разделя въглеродния диоксид на въглероден оксид, който се изпуска обратно в марсианската атмосфера, и на кислородни йони. След това кислородните йони се рекомбинират в O2 или молекулярен кислород, който се измерва за количество и чистота, преди да бъде изпуснат обратно навън. Учените са установили, че този процес надеждно води до производството на кислород, който може да се диша.

След няколкочасово загряване уредът работи по 1 час на експеримент, след което се изключва. За този един час работа MOXIE е проектиран да произвежда до 10 грама – около 20 минути кислород за дишане за един астронавт. При всяко от седемте си пускания MOXIE произведе между 5,4 и 8,9 грама молекулярен кислород, общо 49,9 грама.

Тъй като на Марс температурата и гъстотата на въздуха са много променливи, не само през деня и нощта, но и през различните сезони на годината, MOXIE трябва да може да работи в широк диапазон от температури и гъстота на въздуха. По време на седемте си пускания MOXIE успя да произвежда кислород при различни условия: през деня, през нощта и през цялата година.“Единственото нещо, което не демонстрирахме, е работа на разсъмване или привечер, когато температурата се променя значително“, казва главният изследовател на MOXIE Майкъл Хехт от обсерваторията Haystack на Масачузетския технологичен институт.

„Имаме асо в ръкава си, което ще ни позволи да направим това, и след като тестваме това в лабораторията, можем да достигнем последния етап, за да покажем, че наистина можем да работим по всяко време.“

В идеалния случай, разбира се, целта е система за поддържане на живота, която може да работи непрекъснато, тъй като така хората трябва да дишат. И тя ще трябва да бъде много по-голяма от MOXIE: малък екип от астронавти, каза Хехт миналата година, ще се нуждае от около един метричен тон кислород за дишане за една година на Марс. И това не включва кислорода, необходим за горивото за пътуването до дома – общо мисията ще се нуждае от около 500 тона кислород, изчисли екипът.

Това, което екипът е научил през първата година от работата на MOXIE, ще послужи за разработване на тази по-голяма система, но все още има какво да се желае.

Следващият експеримент ще се проведе в периода на годината, когато атмосферата е най-гъста. Тогава, каза екипът, ще натиснат инструмента максимално, за да се опитат да произведат възможно най-много кислород. Това не само ще покаже на какво е способен MOXIE, но и ще демонстрира ограниченията му, което от своя страна ще помогне за създаването на по-здрава машина за евентуална мисия до Марс с екипаж.

По публикацията работи: Силвана Димитрова