Tlen na Marsie? Umiemy go wytwarzać!

Eksperyment MOXIE udowodnił, że w warunkach marsjańskich można wytworzyć tlen, który będzie kluczowy dla powodzenia przyszłych misji załogowych. Instrument wielkości pudełka na lunch jest w stanie wykonać całą pracę małego drzewa.
Instrument MOXIE zabrany na pokład łazika Perseverance /Fot. NASA
Instrument MOXIE zabrany na pokład łazika Perseverance /Fot. NASA

MOXIE, czyli Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment, to eksperyment zaplanowany i prowadzony przez naukowców MIT. Jego celem było zbadanie, czy możliwa jest produkcja tlenu z bogatej w dwutlenek węgla atmosfery marsjańskiej.

Czytaj też: Jak wygląda zaćmienie Słońca na Marsie? Całkiem inaczej niż na Ziemi

W pracy opublikowanej w czasopiśmie Science Advances czytamy, że od kwietnia do grudnia 2021 r. udało się wytworzyć tlen w siedmiu sesjach, w różnych warunkach atmosferycznych, zarówno w ciągu dnia, jak i nocy. W każdej z sesji, cel – produkcja 6 g tlenu na godzinę (mniej więcej tyle, ile małe drzewo) – został spełniony. Naukowcy nie mają wątpliwości, że przeskalowana wersja MOXIE będzie mogła zostać wysłana na Czerwoną Planetę wraz z astronautami.

Nauczyliśmy się bardzo dużo, co będzie miało wpływ na przyszłe systemy na większą skalę.Michael Hecht, główny badacz misji MOXIE w MIT’s Haystack Observatory

Produkcja tlenu przez MOXIE na Marsie to pierwsza w swoim rodzaju demonstracja “wykorzystania zasobów in-situ”. Jest to idea pozyskiwania materiałów naturalnych planety (w tym przypadku dwutlenku węgla na Marsie) do wytwarzania zasobów (takich jak tlen), które w normalnych okolicznościach musiałyby być transportowane z Ziemi.

Jest to pierwsza demonstracja rzeczywistego wykorzystania zasobów na powierzchni innej planety i przekształcenia ich chemicznie w coś, co byłoby przydatne dla misji człowieka. W tym sensie jest to historyczne.prof. Jeffrey Hoffman z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT, zastępca głównego badacza MOXIE

Jak działa MOXIE?

Obecna wersja MOXIE jest niewielka, bo inaczej nie zmieściłaby się na pokładzie łazika Perseverance, ale można by pewnym, że instrumenty, które zabiorą ze sobą kolonizatorzy Czerwonej Planety, będą miały znacznie większe możliwości. Pomimo konieczności kompromisów, już niewielki MOXIE jest wydajny. Instrument najpierw zasysa marsjańskie powietrze, które jest oczyszczane z zanieczyszczeń. Następne jest przesyłane przez Solid OXide Electrolyzer (SOXE), instrument opracowany przez OxEon Energy, który elektrochemicznie rozdziela powietrze bogate w dwutlenek węgla na jony tlenu i tlenek węgla.

Jony tlenu są następnie izolowane, tworząc nadający się do oddychania tlen cząsteczkowy, który MOXIE sprawdza pod względem ilości i czystości, zanim uwolni go do powietrza, wraz z tlenkiem węgla i innymi gazami atmosferycznymi.

MOXIE znajduje się w tym miejscu łazika /Fot. NASA

Instrument MOXIE udowodnił, że może wytwarzać tlen w niemal każdej porze marsjańskiego dnia i roku.

Atmosfera Marsa jest znacznie bardziej zmienna niż Ziemi. Gęstość powietrza może się zmieniać dwukrotnie w ciągu roku, a temperatura może się zmieniać o 100 stopni. Jednym z celów jest pokazanie, że możemy działać we wszystkich porach roku. Jedyną rzeczą, której nie zademonstrowaliśmy jest działanie o świcie lub zmierzchu, kiedy temperatura znacząco się zmienia.prof. Jeffrey Hoffman

MOXIE jest tylko jednym z kilku eksperymentów na pokładzie łazika Perseverance i nie może działać bez przerwy. Instrument musi być włączany i wyłączany, co oznacza stres termiczny, który może z czasem doprowadzić do degradacji systemu. Pełnowymiarowe filtratory zabrane podczas załogowych misji marsjańskich z założenia powinny działać bez przerwy.