Марсоход NASA стал первым, кто добыл кислород из марсианской атмосферы
Текущие планы для первых миссий на Марс с экипажем требуют длительного пребывания на поверхности, пока планеты не займут правильное положение для обратного пути. К сожалению, для этого потребуется либо огромное количество ракетного топлива и материалов, либо эффективный способ добычи всех необходимых ресурсов на Марсе.
Чтобы поднять четырех астронавтов с поверхности Марса на орбиту, требуется 7 тонн ракетного топлива и 25 тонн кислорода, а кроме того каждому астронавту ежегодно потребуется тонна кислорода для дыхания. Привезти все это с Земли проблематично, потому что для транспортировки такого количества кислорода потребуется... еще больше топлива и кислорода. Затем уже для этого объема будет необходимо больше топлива и кислорода, и еще, и еще...
С другой стороны, хотя марсианская атмосфера в 100 раз плотнее атмосферы Земли, она почти полностью состоит из углекислого газа, который в свою очередь состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода. При наличии надлежащего оборудования и достаточной мощности получение кислорода из марсианского CO2 может оказаться вполне практичным решением проблемы.
Чтобы изучить эту возможность, Perseverance была оснащена устройством MOXIE для демонстрации технологии, которая может поддержать будущие миссии. Недавно мы уже делали подробнейший разбор и анализ этой любопытной и многообещающей разработки. Если говорить вкратце, то данное устройство работает, пропуская марсианскую атмосферу через фильтр HEPA, сжимая и нагревая газ до 800° C с помощью спирального компрессора. При такой температуре керамический оксид внутри фильтра расщепляет диоксид углерода на кислород и монооксид углерода в процессе, называемом «электролизом твердого оксида».
Что касается самого агрегата, то он изготовлен из жаропрочных материалов и изолирован аэрогелями. Внешняя оболочка покрыта золотом для отражения тепла и защиты остальной части марсохода. Между тем, никелевые детали, напечатанные на 3D-принтере, помогают передавать тепло газам внутри и от них.
Для недавнего теста MOXIE прошла двухчасовую «разминку» перед переходом в производственный режим. В результате устройство за серию разверток произвело почти шесть граммов кислорода в час. Этого достаточно, чтобы космонавт мог дышать в течение 10 минут. Будущая версия MOXIE весом в одну тонну сможет производить куда больше драгоценного газа и обеспечивать им уже весь экипаж на постоянной основе.
Команда MOXIE планирует провести серию испытаний в три этапа в течение следующего марсианского года или в течение двух земных лет. Первый этап будет посвящен тестированию самого инструмента. Вторая фаза будет работать над производством кислорода в различных атмосферных условиях, а третья фаза расширится до новых рабочих режимов, таких как изменение рабочих температур.
«MOXIE — не просто первый прибор для производства кислорода в другом мире», — заявил Труди Кортес, директор по демонстрации технологий в STMD. «Это первая в своем роде технология, которая поможет будущим миссиям "жить за счет планеты", используя элементы окружающей среды другого мира».
В качестве примера Кортес привел систему, которая пропускает реголит (вещество, которое можно встретить и на Земле) через перерабатывающий модуль, превращая его в большую структуру; или берет углекислый газ — основную часть атмосферы Марса — и превращает его в кислород. Все это, по мнению Труди, должно обеспечить астронавтов и колонистов всем необходимым, от кислорода и воды до строительных материалов.
Очередной рекорд марсохода Perseverance обещает поднять уровень изучения Красной планеты на новую ступень