Astronaudid kosmosejaama võivad tunduda kauged, kuid nad on Maast vaid 248 miili kaugusel: veidi rohkem kui sõit New Yorgist Washington DC-sse. Kõik, mida nad vajavad, saab kohale toimetada suhteliselt lühikese tellimusega. Marsi külastavatel astronautidel pole nii lihtne juurdepääs. Punase planeedi keskmine kaugus Maast on 140 miljonit miili.
Me saame planeerida tarnemissioone, kuid võttes kõik oleks kulukas ja ebapraktiline. Nagu Mark Watney . Martian, peavad maadeavastajad seda tegema elada maast ka.
On tehtud palju ettepanekuid selle kohta, kuidas astronaudid võiksid esmatähtsaid asju toota, kuid kuni viimase ajani polnud ühtegi tehnoloogiat kohapeal katsetatud. Nüüd tänu masinale nimega MOXYNASA Perseverance kulgurisse paigutatud, võime kindlalt öelda, et inimesed suudavad Marsil hapnikku toota.
Aastal sel nädalal avaldatud paber Teadus ettemaksedUurijate sõnul näitas seitse tundi kestnud katset 2021. aasta jooksul, et MOXIE suudab usaldusväärselt muuta süsinikdioksiidi väikese puu väärtuses hapnikuks. Katsetes, mis hõlmasid erinevaid temperatuure ja rõhku, päeval ja öösel, talvel ja suvel, hingas masin pidevalt Marsi atmosfääri ja hingas välja vähemalt kuus grammi hapnikku tunnis.
MOXIE teeb oma võlu, imedes õhku, filtreerides välja tolmu ning surudes kokku ja kuumutades gaase 800 kraadini Celsiuse järgi. Kuumutatud õhk voolab läbi tahke oksiidi elektrolüüsiseadme, mis lõhustab süsinikdioksiidi, mis moodustab 96 protsenti Marsi atmosfäärist— hapnikuks ja süsinikmonooksiidiks. Seejärel eraldab masin hapniku ja väljutab heitgaasina koos teiste gaasidega ka süsinikmonooksiidi.
"See on esimene demonstratsioon ressursside tegelikust kasutamisest teise planeedi keha pinnal ja nende keemiliseks muutmiseks millekski, mis oleks kasulik inimmissiooni jaoks," ütles MOXIE juhtivteadur Jeffrey Hoffman, MIT-i osakonna praktikaprofessor. aeronautika ja astronautika, väljalaskes.
Marsi "mets"
Demonstratsioon on alles algus. Tulevane versioon, umbes "väikese sügavkülmiku" suurune toodaks hapnikku kiirusega, mis võrdub mitmesaja puuga. Valmistades 26 kuu jooksul umbes kolm kilogrammi hapnikku tunnis, suutis masin toita säilituspaaki, et hoida astronaudid hingamas ja tankida nende kojusõitu.
Sinna jõudmiseks peaks masin olema võimeline karmis Marsi keskkonnas katkematult töötama ja see vajaks palju rohkem jõudu.
"Võimsus on valdkond, kus loodame näha suuremat MOXIE-d kõige paremini," Dr Michael Hechträäkis MIT-i Haystacki observatooriumi asedirektor ja MOXIE juhtivuurija Singulaarsuskeskus.
"Perseverance'is kasutame kuni 300 vatti, et toota umbes 8 grammi hapnikku tunnis, mis ei ole palju suurem kui 10 protsenti tõhusust võrreldes elektrokeemilise võimsusega, mis kulub süsinikdioksiidi molekuli eraldamiseks. Me eeldame, et täismahus süsteem on üksikasjalike uuringute põhjal rohkem kui 2 protsenti tõhus.
Osa neist kasudest tuleneb sellest, et suurem masin suudab töötada madalamal rõhul, säästes kokkusurumisel energiat, ütles dr Hecht. Kuid enamasti on see tänu mastaabisäästule – saate sama elektroonikaga toota näiteks gramme või kilogramme.
Muidugi nõuab see endiselt usaldusväärset toiteallikat. Dr Hechti sõnul peaks umbes 10 kilovatti võimsusega tuumareaktor (praegu arendamisel NASA poolt) ära tegema.
Tuumaenergia kasutamise eeliseks on töökindlus ja pikaealisus. NASA päikesepaneelide jõul töötav Opportunity Rover sai oma hukatuse, kui ülemaailmne tolmutorm tõkestas päikese. Perseverance'i tuumaenergiaallikas seevastu on iseseisev ja hinnanguliselt kestma 14 aastat.
Tolmutormidest rääkides, masina jaoks, mis teenib elatist õhku imedes, ülemaailmsed tormid, mis kestavad nädalaid või kuid tunduvad kohutavad vaenlased. Tõepoolest, dr Hecht ütles, et nagu võib eeldada, et õhufiltrid kodus ummistuvad, juhtub sama ka Marsil.
«Oleme tolmufiltreerimist põhjalikult uurinud ja tundub, et see on üks juhtumeid, kus loodus on meie vastu lahke. Tormid ise ei ole nii suur probleem kui pidev tolmu sissevõtt,” ütles ta. "Kuid õnneks ei järgi tolm madalal rõhul õhuvoolu nii kergesti, nii et peaaegu kogu selle saab kõrvaldada lihtsate deflektoritega, mis sunnivad õhku süsteemi sissetõmbumisel mööda nurki minema."
Kuigi mõnele suurele küsimusele on vastatud, kavatseb meeskond MOXIE testimist jätkata. Nad käitavad seda õhtuhämaruses ja koidikul, kui Marsi temperatuur muutub pöörasemaks, suruvad seda rohkem hapnikku tootma ja jälgivad hoolikalt kulumist. Vahepeal, tagasi Maa peal, on elektrolüüsiseadme valmistanud ettevõte Oxeon juba ehitanud ja katsetanud süsteem, mis on 100 korda suurem.
Järgmine peatus Marss?
Kui kiiresti me valmistoodet vajame, pole kindel. NASA plaanib sel aastal välja saata Artemis I, mis on hüppelaud Kuule ja lõpuks loodetavasti ka Marsile. Samal ajal vaatab Hiina punast planeeti ja SpaceX tormab oma Marsi raketti lõpule viima. Maandumise sihtkuupäevad ulatuvad selle kümnendi lõpust kuni 2030. aastateni.
Ajavahemikus peame lahendama palju olulisi väljakutseid. Kuid väljamõtlemine, kuidas toota hingamiseks õhku ja kütust kojusõiduks, on suur kast, mida kontrollida. "Seda on maadeavastajad teinud juba ammusest ajast," Hoffman ütles . The Washington Post. "Vaadake, millised ressursid on teie jaoks saadaval ja kuidas neid kasutada."
Image Credit: NASA
