فضانوردان در ایستگاه فضایی ممکن است دور به نظر برسند، اما آنها تنها 248 مایل از زمین فاصله دارند: کمی بیشتر از رانندگی از شهر نیویورک تا واشنگتن دی سی. هر چیزی که آنها نیاز دارند را می توان در یک زمان نسبتا کوتاه تحویل داد. فضانوردانی که از مریخ بازدید می کنند به این راحتی دسترسی نخواهند داشت. میانگین فاصله سیاره سرخ از زمین 140 میلیون مایل است.
ما می‌توانیم مأموریت‌های تامینی را برنامه‌ریزی کنیم، اما انجام دهیم همه چیز همراهی برای سواری گران و غیر عملی خواهد بود. مانند مارک واتنی در La مریخکاوشگران مجبور خواهند بود از زمین زندگی کنید بیش از حد.
پیشنهادهای زیادی برای چگونگی تولید وسایل ضروری توسط فضانوردان ارائه شده است، اما تا همین اواخر هیچ فناوری در میدان آزمایش آزمایش نشده بود. حالا به لطف دستگاهی به نام موکسیدر مریخ‌نورد Perseverance ناسا به طور قطع می‌توان گفت که انسان‌ها قادر خواهند بود در مریخ اکسیژن بسازند.
در یک مقاله منتشر شده این هفته در با پیشرفتهای علمیمحققان گفتند که هفت آزمایش یک ساعته در طول سال 2021 نشان می دهد که MOXIE می تواند دی اکسید کربن را به میزان قابل اعتمادی به اکسیژن یک درخت کوچک تبدیل کند. در آزمایش‌هایی که در دماها و فشارهای مختلف، روز و شب، در زمستان و تابستان انجام می‌شد، این دستگاه به‌طور پیوسته در جو مریخ نفس می‌کشید و حداقل شش گرم اکسیژن در ساعت بیرون می‌داد.
MOXIE جادوی خود را با مکیدن هوا، فیلتر کردن گرد و غبار و فشرده کردن و گرم کردن گازها تا 800 درجه سانتیگراد انجام می دهد. هوای گرم شده از طریق یک ابزار الکترولیز اکسید جامد جریان می یابد که دی اکسید کربن را تقسیم می کند. 96 درصد جو مریخ- به اکسیژن و مونوکسید کربن. سپس دستگاه اکسیژن را جدا می کند و مونوکسید کربن را در کنار سایر گازها به عنوان اگزوز خارج می کند.
جفری هافمن، معاون پژوهشگر MOXIE، پروفسور بخش MIT گفت: «این اولین نمایش استفاده واقعی از منابع روی سطح یک جسم سیاره‌ای دیگر و تبدیل آنها از نظر شیمیایی به چیزی است که برای یک مأموریت انسانی مفید است. هوانوردی و فضانوردی، در یک انتشار.
یک "جنگل" مریخی
تظاهرات تنها آغاز است. نسخه آینده، به اندازه یک "فریزر کوچک" می تواند اکسیژن را با سرعتی معادل چند صد درخت تولید کند. این دستگاه با تولید حدود سه کیلوگرم اکسیژن در ساعت در مدت 26 ماه، می‌تواند یک مخزن ذخیره‌سازی را تغذیه کند تا فضانوردان را تنفس کند و سوخت آنها را به خانه برساند.
برای رسیدن به آنجا، ماشین باید ثابت کند که قادر به کار بی وقفه در محیط خشن مریخ است - و به قدرت بیشتری نیاز دارد.
"قدرت منطقه ای است که انتظار داریم بیشترین پیشرفت را در MOXIE بزرگ شده ببینیم." دکتر مایکل هچتمعاون مدیر رصدخانه Haystack MIT و محقق اصلی در MOXIE، گفت تکینگی هاب.
در Perseverance ما از حداکثر 300 وات برای تولید حدود 8 گرم در ساعت اکسیژن استفاده می‌کنیم که نشان‌دهنده بازدهی بیش از 10 درصدی نسبت به مقدار قدرت الکتروشیمیایی است که در واقع برای جدا کردن مولکول CO2 لازم است. ما انتظار داریم که سیستم در مقیاس کامل بر اساس مطالعات دقیق، بیش از 90 درصد کارآمد باشد.
دکتر Hecht گفت که برخی از این دستاوردها به این دلیل است که یک ماشین بزرگتر می تواند در فشارهای پایین تر کار کند و در مصرف انرژی صرفه جویی کند. اما بیشتر به لطف صرفه جویی در مقیاس است - برای مثال، می توانید گرم یا کیلوگرم را با وسایل الکترونیکی مشابه تولید کنید.
البته همچنان به یک منبع برق قابل اعتماد نیاز دارد. به گفته دکتر Hecht، یک رآکتور هسته ای با توان حدود 10 کیلووات (که در حال حاضر توسط ناسا در حال توسعه است) باید این کار را انجام دهد.
مزیت هسته ای شدن قابلیت اطمینان و طول عمر است. کاوشگر فرصت ناسا که از پنل های خورشیدی نیرو می گیرد، زمانی که یک طوفان گرد و غبار جهانی خورشید را مسدود کرد، به نابودی خود رسید. منبع انرژی هسته ای استقامت، از سوی دیگر، خودکفا است و دارای رتبه برای 14 سال ماندگاری.
صحبت از طوفان های گرد و غبار، برای ماشینی که با مکیدن هوا امرار معاش می کند، طوفان های جهانی هفته ها یا ماه ها به طول می انجامد دشمنان مهیبی به نظر می رسند در واقع، دکتر Hecht گفت، همانطور که انتظار دارید فیلترهای هوا در خانه مسدود شوند، در مریخ نیز همین اتفاق خواهد افتاد.
ما به طور گسترده در مورد فیلتر گرد و غبار مطالعه کرده ایم و به نظر می رسد یکی از مواردی است که طبیعت با ما مهربان است. خود طوفان ها به اندازه ورود مداوم گرد و غبار مشکل ساز نیستند. اما خوشبختانه گرد و غبار به راحتی جریان هوا را در آن فشارهای پایین دنبال نمی کند، بنابراین تقریباً تمام آن را می توان با بافل های ساده ای که هوا را مجبور می کند در گوشه و کنار در سیستم کشیده شود، از بین برد.
اگرچه به برخی از سوالات بزرگ پاسخ داده شده است، تیم قصد دارد به آزمایش MOXIE ادامه دهد. آنها آن را در غروب و سپیده دم، زمانی که دمای مریخ به شدت نوسان می کند، آن را برای تولید اکسیژن بیشتر فشار می دهند و به دقت بر فرسودگی و پارگی آن نظارت می کنند. در همین حال، بر روی زمین، Oxeon، شرکت سازنده واحد الکترولیز، قبلاً ساخته و آزمایش کرده است. سیستمی که 100 برابر بزرگتر است.
ایستگاه بعدی مریخ؟
اینکه چقدر زود به محصول نهایی نیاز خواهیم داشت، مشخص نیست. ناسا در حال برنامه ریزی برای پرتاب Artemis I در سال جاری است، یک پله به ماه و در نهایت، امید است، مریخ. در همین حال، چین به سیاره سرخ چشم دوخته است و اسپیس ایکس برای تکمیل موشک مریخ خود می شتابد. تاریخ های هدف برای تاچ داون از اواخر این دهه تا زمانی در دهه 2030 متغیر است.
بین این زمان و آن زمان، ما باید بسیاری از چالش های مهم را حل کنیم. اما فهمیدن چگونگی تولید هوا برای تنفس و سوخت برای سفر به خانه یک جعبه بزرگ برای بررسی است. هافمن: «این کاری است که کاوشگران از زمان های بسیار قدیم انجام داده اند گفته شده La واشنگتن پست. "پیدا کنید در جایی که می خواهید به چه منابعی دسترسی داشته باشید و نحوه استفاده از آنها را بیابید."
تصویر های اعتباری: ناسا
