Источник: НАСА / Лаборатория реактивного движения.
(Перевод статьи NASA: https://mars.nasa.gov/news/8926/nasas-perseverance-mars-rover-extracts-first-oxygen-from-red-planet/)
Экспериментальный прибор размером с тостер на борту Perseverance под названием Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) выполнил 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 НАСА (STMD) и Управлением миссий по исследованию и эксплуатации человека.
«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 по весу больше кислорода. Чтобы вернуть четырех астронавтов с поверхности Марса в будущей миссии, потребуется примерно 7 метрических тонн ракетного топлива и 25 метрических тонн кислорода. Однако, астронавтам, живущим и работающим на Марсе, для дыхания потребуется гораздо меньше кислорода. «Астронавты, которые проводят на поверхности год, возможно, будут расходовать одну метрическую тонну кислорода», – 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 отделяет 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 800 градусов 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.
Источник: НАСА / Лаборатория реактивного движения.
В первом эксперименте производство кислорода MOXIE было довольно скромным – около 5 граммов, что эквивалентно примерно 10 минутам пригодного для дыхания астронавта кислорода. MOXIE предназначен для выработки до 10 граммов кислорода в час.
Эта демонстрация технологии была разработана чтобы убедиться, что прибор переживет запуск с Земли, почти семимесячное путешествие в глубокий космос и приземление с Perseverance 18 февраля. Ожидается, что MOXIE извлечет кислород еще как минимум девять раз в течение Марсианского года (почти два года на Земле).
Эти процессы производства кислорода будут состоять из трех этапов. На первом этапе будет проверяться и охарактеризоваться функция прибора, 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» – опробование новых режимов работы или ввод «новых приёмов, например, эксперимент, в котором мы сравниваем работу при трех или более различных 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», – сказала она. «Этот процесс позволяет нам преобразовать эти многочисленные материалы в полезные вещи: топливо, пригодный для дыхания воздух или, в сочетании с водородом, воду».