Эксперимент MOXIE успешно произвел кислород на Марсе
Днем и ночью и в любое время года прибор MOXIE надежно генерирует пригодный для дыхания кислород из разреженной атмосферы Красной планеты.
Проводимый Массачусетским технологическим институтом эксперимент по производству кислорода на месте, или MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), с апреля 2021 года успешно производит кислород из атмосферы Красной планеты. Он стартовал примерно через два месяца после того, как марсоход Perseverance приземлился на поверхности Марса.
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые сообщают, что к концу 2021 г. MOXIE смог производить кислород в семи экспериментальных запусках.
Они проводились в различных атмосферных условиях, в том числе днем и ночью, а также в разные марсианские сезоны. В каждом экспериментальном запуске прибор достиг своей цели по производству шести граммов кислорода в час. Это примерно скорость небольшого дерева на Земле.
Ученые предполагают, что увеличенная версия MOXIE может быть отправлена на Марс перед человеческой миссией, где она сможет непрерывно производить кислород со скоростью нескольких сотен деревьев.
При такой мощности система должна производить достаточно кислорода, чтобы поддерживать людей после их прибытия, а также заправлять ракету для возвращения астронавтов обратно на Землю.
Текущая версия MOXIE имеет небольшие размеры, чтобы поместиться на борту марсохода Perseverance. Прибор был построен для работы в течение коротких периодов времени, включаясь и выключаясь при каждом запуске, в зависимости от графика исследований марсохода и обязанностей миссии.
Напротив, полномасштабный кислородный завод для Марса будет включать в себя более крупные блоки, которые в идеале будут работать непрерывно.
Несмотря на необходимые ограничения в текущей конструкции MOXIE, прибор показал, что он может эффективно и надежно преобразовывать атмосферу Марса в чистый кислород.
Он делает это, сначала втягивая марсианский воздух через фильтр, который очищает его от загрязняющих веществ. Затем воздух подвергается давлению и проходит через электролизер твердого оксида (SOXE). Этот прибор, разработанный и изготовленный OxEon Energy, электрохимически расщепляет воздух, богатый углекислым газом, на ионы кислорода и окись углерода.
Затем ионы кислорода выделяются и рекомбинируются с образованием пригодного для дыхания молекулярного кислорода или O2. Затем MOXIE измеряет количество и чистоту этого выхода, прежде чем безвредно выпустить его обратно в воздух вместе с окисью углерода и другими атмосферными газами.
С момента приземления марсохода в феврале 2021 года инженеры MOXIE запускали прибор семь раз в течение марсианского года. Каждый раз требуется несколько часов, чтобы разогреться, затем еще час, чтобы произвести кислород, прежде чем снова отключить питание. Каждый запуск был запланирован на разное время дня или ночи и в разное время года, чтобы проверить, сможет ли MOXIE приспособиться к изменениям атмосферных условий планеты.
«Атмосфера Марса гораздо более изменчива, чем земная», — отмечают исследователи. «Плотность воздуха может меняться в два раза в течение года, а температура может меняться на 100 градусов. Одна из целей — показать, что мы можем работать в любое время года».
На данный момент MOXIE продемонстрировал, что он может производить кислород практически в любое время марсианского дня и года.
Если MOXIE может успешно работать, несмотря на постоянное включение и выключение, это означает, что полномасштабная система, предназначенная для непрерывной работы, может работать в течение тысяч часов.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.