Portfeļa izmēra kaste uz Marsa jau ražo skābekli

Saulrieta fotoattēls uz Marsa, ko uzņēma NASA rovera Spirit 2005. gadā. (NASA/JPL/Texas A&M/Cornell)

Marsa atmosfēra savā pašreizējā stāvoklī nemaz nav zemiešiem draudzīga. Tas ir ārkārtīgi plāns, vairāk nekā 100 reižu mazāk blīvs nekā Zeme, un to galvenokārt veido oglekļa dioksīds. Jebkurš cilvēks, kurš mēģinātu to elpot, drīz atklās, ka vispār neelpo.

Bet šajā putekļainajā, sausajā, svešajā pasaulē mazs instruments, kas ir nedaudz lielāks par portfeli, ir droši izsūknējis elpojošu skābekli no Marsa atmosfēras.

Tā ir pirmā demonstrācija par in situ resursu apstrādi cilvēku vajadzībām uz citas planētas — izveidojot veidu, kā var radīt elpojošu gaisu cilvēka misijai uz sarkano planētu.



To sauc MOKSIJA ( Marss Skābekļa in-situ resursu izmantošanas (ISRU) eksperiments) un, kas uzstādīts NASA Perseverance rovera vēderā, tas izmanto procesu, ko sauc par elektrolīzi, lai sadalītu Marsa oglekļa dioksīdu oglekļa monoksīdā un skābeklī.

No 2021. gada februāra, kad Perseverance nolaidās, līdz 2021. gada beigām MOXIE ražoja skābekli septiņas reizes – un turpinās to darīt, sacīja pētnieki.

'Šī ir pirmā demonstrācija, kas faktiski izmanto resursus uz citas planētas ķermeņa virsmas un ķīmiski pārveido tos par kaut ko tādu, kas būtu noderīgs cilvēka misijai.' saka bijušais NASA astronauts un MOXIE galvenā pētnieka vietnieks Džefrijs Hofmans no MIT.

'Tā ziņā tas ir vēsturiski.'

Skābekļa ražošana elektrolīzes ceļā nav nekas jauns. Piemēram, Starptautiskā kosmosa stacija izmanto elektrolīzi, lai sadala ūdeni ūdeņradī un skābeklī , un tādējādi papildina tā elpojošā gaisa piegādi.

Tomēr uz Marsa ūdens var būt pārāk vērtīgs, lai to izmantotu šādā veidā, ja ir pieejama cita metode.

MOXIE tiek ievietots Perseverance pirms misijas. (NASA/JPL-Caltech)

Par laimi, skābeklis ir daudzu savienojumu sastāvdaļa, tostarp oglekļa dioksīds, kas veido aptuveni 96 procentus no Marsa atmosfēras: molekula, kas sastāv no viena oglekļa un diviem skābekļa atomiem.

Oglekļa dioksīda elektroķīmiskā reducēšana tā sastāvdaļās ir labi pētīta, zināma un saprotama; izaicinājums bija šeit, uz Zemes, izstrādāt instrumentu, kas spētu to paveikt uz Marsa ar esošajām sastāvdaļām.

MOXIE skābekļa ražošana ir daudzpakāpju process.

Pirmkārt, tas ievelk Marsa gaisu caur filtru, kas to attīra. Pēc tam šis attīrītais Marsa gaiss tiek saspiests, uzkarsēts un nosūtīts caur cieto oksīda elektrolizatoru (SOXE). Elektrolizators sadala oglekļa dioksīdu oglekļa monoksīdā, kas tiek izvadīts atpakaļ Marsa atmosfērā, un skābekļa jonos.

Pēc tam skābekļa joni tiek rekombinēti par Odivivai molekulārais skābeklis, kam pēc tam tiek mērīts daudzums un tīrība, pirms tas atkal tiek izvadīts.

Zinātnieki ir noskaidrojuši, ka šis process ir droši izraisījis elpojoša skābekļa ražošanu. Pēc vairāku stundu iesildīšanas tas darbojas 1 stundu katrā eksperimentā, kam seko izslēgšanas periods. Šajā 1 darbības stundā MOXIE ir izstrādāts vienam astronautam saražot līdz 10 gramiem – aptuveni 20 minūšu vērta elpojoša skābekļa.

Katrā no septiņiem piegājieniem MOXIE saražoja no 5,4 līdz 8,9 gramiem molekulārā skābekļa, kopā 49,9 gramus.

Tā kā Marss ir ļoti mainīgs gan temperatūras, gan gaisa blīvuma ziņā, ne tikai no dienas uz nakti, bet arī visu gadalaiku maiņas laikā, MOXIE ir jāspēj darboties plašā temperatūru un gaisa blīvuma diapazonā.

Septiņos piegājienos MOXIE spēja ražot skābekli dažādos apstākļos: dienas laikā, naktī un visu gadu.

'Vienīgais, ko mēs neesam pierādījuši, ir skriešana rītausmā vai krēslā, kad temperatūra būtiski mainās.' saka MOXIE galvenais pētnieks Maikls Hehts no MIT Haystack observatorijas.

'Mums ir dūzis, kas ļaus mums to izdarīt, un, pārbaudot to laboratorijā, mēs varam sasniegt pēdējo pagrieziena punktu, lai parādītu, ka mēs patiešām varam skriet jebkurā laikā.'

Ideālā gadījumā, protams, mērķis ir dzīvības atbalsta sistēma, kas var darboties nepārtraukti, jo cilvēkiem ir nepieciešams elpot. Un tam būs jābūt daudz lielākam par MOXIE: neliela astronautu komanda Hehts teica pagājušajā gadā uz Marsa vienu gadu būs nepieciešama aptuveni viena tonna elpojoša skābekļa.

Un tajā nav iekļauts skābeklis, kas nepieciešams degvielai braucienam uz mājām – kopumā misijai būtu nepieciešamas aptuveni 500 tonnas skābekļa, aprēķināja komanda.

Tas, ko komanda ir iemācījusies pirmajā MOXIE darbības gadā, būs pamats šīs lielākās sistēmas attīstībai, taču vēl ir daudz darāmā.

Nākamais eksperimentālais brauciens notiks gada laikā, kad atmosfēra ir visblīvākā. Pēc tam komanda sacīja, ka viņi spiedīs instrumentu, cik vien iespējams, lai mēģinātu ražot pēc iespējas vairāk skābekļa.

Tas ne tikai parādīs, uz ko MOXIE ir spējīgs, bet arī parādīs tā ierobežojumus, kas, savukārt, palīdzēs izveidot izturīgāku mašīnu iespējamai apkalpes misijai uz Marsu.

Un tas atrisinās ievērojamu daļu no mīklas, kas saistītas ne tikai ar to, lai apdzīvojama vieta kļūtu cilvēkiem draudzīgāka, bet arī nodrošinātu viņu drošu atgriešanos mājās.

'Lai atbalstītu cilvēka misiju uz Marsu, mums no Zemes ir jāatved daudz lietu, piemēram, datori, skafandri un dzīvotnes.' Hofmanis saka .

'Bet stulbais vecais skābeklis? Ja jums izdosies tur tikt, dodieties uz to – jūs esat daudz priekšā spēlei.

Pētījums ir publicēts Zinātnes attīstība .

Populārākas Kategorijas: Viedoklis , Neklasificēts , Sabiedrību , Vidi , Cilvēkiem , Dabu , Tech , Veselība , Telpa , Daba ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.