宇宙飛行士 宇宙ステーション 遠くに見えるかもしれませんが、地球からわずか 248 マイル (約 140 マイル) です。ニューヨーク市からワシントン DC まで車で行くよりも少し遠い距離です。 必要なものはすべて、比較的短い順序で提供できます。 火星を訪れる宇宙飛行士にとって、これほど簡単なアクセスはありません。 火星の地球からの平均距離は XNUMX 億 XNUMX 万マイルです。
補給任務を計画することはできますが、 すべてのもの 一緒に乗るのは高価で実用的ではありません。 マーク・ワトニーのように 火星の、探索者はする必要があります 土地を離れて暮らす のためにペンを持つ時間も見つけています。
宇宙飛行士が必需品をどのように生産するかについては多くの提案がありましたが、最近まで実地試験された技術はありませんでした. という機械のおかげで モクシー、NASAのパーセビアランスローバーに収納されているため、人間は火星で酸素を作ることができると断言できます.
で 今週公開された論文 科学の進歩、調査官は、2021 年を通して XNUMX 回の XNUMX 時間の実験を行い、MOXIE が二酸化炭素を小さな木 XNUMX 本分の酸素に確実に変換できることを実証したと述べました。 昼夜を問わず、冬と夏にさまざまな温度と圧力にまたがるテストでは、この元気な機械は火星の大気を着実に呼吸し、XNUMX 時間に少なくとも XNUMX グラムの酸素を吐き出しました。
MOXIE は、空気を吸い込み、ほこりを取り除き、ガスを圧縮して摂氏 800 度まで加熱することで、魔法のように機能します。 加熱された空気は、二酸化炭素を分解する固体酸化物電解装置を通って流れます。 火星の大気の 96%—酸素と一酸化炭素に。 次に、機械は酸素を分離し、一酸化炭素を他のガスと一緒に排気として排出します。
「これは、別の惑星体の表面にある資源を実際に使用し、それらを人間の使命に役立つものに化学的に変換する最初のデモンストレーションです」と、MOXIE副主任研究員でMITの学部の教授であるジェフリー・ホフマンは述べています。航空宇宙工学の、 リリースで.
火星の「森」
デモンストレーションは始まりに過ぎません。 将来のバージョン、 「小さな胸の冷凍庫」のサイズについて、 数百本の木に相当する速度で酸素を生成します。 26 か月にわたって XNUMX 時間に約 XNUMX キログラムの酸素を製造するこの機械は、宇宙飛行士の呼吸を維持し、家に帰るための燃料を供給するための貯蔵タンクに供給することができます。
そこにたどり着くには、マシンが火星の過酷な環境でノンストップで動作できることを証明する必要があり、さらに多くの電力が必要です。
「パワーは、スケールアップされた MOXIE で最も改善が期待される領域です。」 マイケル・ヘクト博士MIT のヘイスタック天文台のアソシエイト ディレクターであり、MOXIE の主任研究員である 特異点ハブ。
「Perseverance では、最大 300 ワットを使用して 8 時間あたり約 10 グラムの酸素を生成します。これは、CO2 分子を引き離すのに実際に必要な電気化学的パワーの量と比較して、90% を超える効率ではありません。 詳細な調査に基づいて、フルスケールのシステムは XNUMX% 以上の効率になると予想しています。」
これらの利点の一部は、より大きな機械がより低い圧力で動作できるため、圧縮のエネルギーを節約できると Hecht 博士は述べています。 しかし、大部分は規模の経済のおかげです。たとえば、同じ電子機器でグラムまたはキログラムを生成できます。
もちろん、信頼できる電源が必要です。 ヘクト博士によると、約 10 キロワットの出力が可能な原子炉 (現在 NASA が開発中) でうまくいくはずです。
原子力を利用するメリットは、信頼性と寿命です。 ソーラー パネルを搭載した NASA のオポチュニティ ローバーは、地球規模の砂嵐が太陽を遮ったときに破滅を迎えました。 一方、Perseverance の原子力電源は自己完結型であり、 14年間続くと評価されています.
砂塵嵐といえば、空気を吸い込んで生計を立てる機械にしては、 数週間または数か月続く世界的な嵐 手ごわい敵に見えるでしょう。 実際、ヘクト博士は、自宅の空気フィルターが詰まると予想されるように、火星でも同じことが起こるだろうと述べました。
「私たちは粉塵のろ過について広範囲に研究してきましたが、これは自然が私たちに親切にしてくれるケースの XNUMX つです。 嵐自体は、絶え間ないほこりの摂取ほど大きな問題ではありません」と彼は言いました. 「しかし幸いなことに、これらの低圧ではほこりが空気の流れに簡単には従わないため、空気がシステムに引き込まれるときにコーナーを迂回するように強制する単純なバッフルによって、ほこりのほとんどすべてを排除できます。」
いくつかの大きな疑問に答えがありましたが、チームは MOXIE のテストを継続する予定です。 彼らは、火星の気温がより激しく変動する夕暮れと夜明けにそれを実行し、それを押してより多くの酸素を生成し、摩耗と損傷を注意深く監視します. 一方、地球に戻ると、電解ユニットを製造した会社である Oxeon は、すでに製造とテストを行っています。 100倍大きいシステム.
次は火星を止める？
完成品がいつ必要になるかは定かではありません。 NASA は今年、月への足がかりとなるアルテミス I の打ち上げを計画しています。 一方、中国は火星に目を向けており、SpaceX は火星ロケットの完成に向けて急いでいます。 タッチダウンの目標日は、この 2030 年間の後半から XNUMX 年代までの範囲です。
その間に、多くの重要な課題を解決する必要があります。 しかし、家に帰るための空気と燃料を作り出す方法を理解することは、チェックする大きなボックスです. 「それは、太古の昔から探検家が行ってきたことです」とホフマン 言われ ワシントン·ポスト. 「旅行先で利用できるリソースを見つけて、それらをどのように使用するかを調べてください。」
画像のクレジット： 米航空宇宙局（NASA）
