นักบินอวกาศบน สถานีอวกาศ อาจดูเหมือนห่างไกล แต่อยู่ห่างจากโลกเพียง 248 ไมล์ มากกว่าการขับรถจากนิวยอร์กซิตี้ไปยังวอชิงตัน ดี.ซี. ทุกสิ่งที่ต้องการสามารถจัดส่งได้ในระยะเวลาอันสั้น นักบินอวกาศที่ไปเยือนดาวอังคารจะไม่สามารถเข้าถึงได้ง่ายเช่นนี้ ระยะทางเฉลี่ยของดาวเคราะห์สีแดงจากโลกคือ 140 ล้านไมล์
เราวางแผนภารกิจเสบียงได้ แต่รับ ทุกอย่าง สำหรับการนั่งจะมีราคาแพงและใช้งานไม่ได้ เช่นเดียวกับ Mark Watney ใน พื้นที่ ดาวอังคารนักสำรวจจะต้อง อยู่นอกแผ่นดิน เกินไป
มีข้อเสนอมากมายเกี่ยวกับวิธีที่นักบินอวกาศสามารถผลิตสิ่งของจำเป็นได้ แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ยังไม่มีการทดสอบเทคโนโลยีใดๆ ในภาคสนาม ตอนนี้ต้องขอบคุณเครื่องที่ชื่อว่า ม็อกซี่ซึ่งถูกเก็บไว้บนรถโรเวอร์ Perseverance ของ NASA เราสามารถพูดได้อย่างชัดเจนว่ามนุษย์จะสามารถสร้างออกซิเจนบนดาวอังคารได้
ใน กระดาษที่ตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ใน วิทยาศาสตร์ก้าวหน้าผู้ตรวจสอบกล่าวว่าการทดลองเจ็ดชั่วโมงตลอดปี 2021 แสดงให้เห็นว่า MOXIE สามารถเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นออกซิเจนที่มีค่าของต้นไม้ขนาดเล็กได้อย่างน่าเชื่อถือ ในการทดสอบที่ครอบคลุมอุณหภูมิและความกดดันต่างๆ ทั้งกลางวันและกลางคืน ในฤดูหนาวและฤดูร้อน เครื่องจักรที่กล้าหาญจะหายใจเข้าอย่างต่อเนื่องในบรรยากาศของดาวอังคารและสูดออกซิเจนอย่างน้อย XNUMX กรัมต่อชั่วโมง
MOXIE ใช้เวทย์มนตร์โดยการดูดอากาศ กรองฝุ่นออก บีบอัดและทำให้ก๊าซร้อนถึง 800 องศาเซลเซียส อากาศร้อนจะไหลผ่านเครื่องมืออิเล็กโทรไลซิสแบบโซลิดออกไซด์ที่แยกคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งประกอบเป็น 96 เปอร์เซ็นต์ของบรรยากาศดาวอังคาร— เป็นออกซิเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ จากนั้นเครื่องจะแยกออกซิเจนและขับคาร์บอนมอนอกไซด์ออกไปพร้อมกับก๊าซอื่นๆ เป็นไอเสีย
“นี่เป็นการสาธิตครั้งแรกของการใช้ทรัพยากรจริงบนพื้นผิวของวัตถุดาวเคราะห์ดวงอื่น และเปลี่ยนสารเคมีให้เป็นสิ่งที่มีประโยชน์สำหรับภารกิจของมนุษย์” Jeffrey Hoffman รองผู้ตรวจสอบหลักของ MOXIE ศาสตราจารย์ด้านการปฏิบัติในแผนกของ MIT กล่าว ของวิชาการบินและอวกาศ ในการเปิดตัว.
'ป่า' ของดาวอังคาร
การสาธิตเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น รุ่นอนาคต, เกี่ยวกับขนาดของ "ตู้แช่แข็งขนาดเล็ก" จะผลิตออกซิเจนในอัตราเทียบเท่าต้นไม้หลายร้อยต้น ผลิตออกซิเจนประมาณ 26 กิโลกรัมต่อชั่วโมงภายใน XNUMX เดือน เครื่องจักรสามารถป้อนถังเก็บเพื่อให้นักบินอวกาศหายใจและเติมเชื้อเพลิงให้กลับบ้านได้
ในการไปถึงจุดนั้น เครื่องจะต้องพิสูจน์ว่าสามารถทำงานแบบไม่หยุดนิ่งในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายของดาวอังคาร—และต้องการพลังมากกว่านี้อีกมาก
“พลังคือส่วนที่เราคาดว่าจะเห็นการปรับปรุงมากที่สุดใน MOXIE ที่ขยายขนาด” ดร.ไมเคิล เฮชท์รองผู้อำนวยการที่ Haystack Observatory ของ MIT และผู้ตรวจสอบหลักของ MOXIE กล่าว Hub เอกพจน์
“ในเรื่องความเพียร เราใช้พลังงานสูงสุด 300 วัตต์เพื่อผลิตออกซิเจนประมาณ 8 กรัมต่อชั่วโมง ซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพไม่เกิน 10 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับปริมาณพลังงานเคมีไฟฟ้าที่ใช้ในการดึงโมเลกุล CO2 ออกจากกัน เราคาดว่าระบบเต็มรูปแบบจะมีประสิทธิภาพมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ โดยอิงจากการศึกษาอย่างละเอียด”
กำไรเหล่านี้บางส่วนอาจเป็นเพราะเครื่องจักรที่ใหญ่กว่าสามารถทำงานภายใต้แรงกดดันที่ต่ำกว่า ประหยัดพลังงานในการบีบอัด ดร. Hecht กล่าว แต่ส่วนใหญ่จะต้องขอบคุณการประหยัดจากขนาด—เช่น คุณสามารถผลิตกรัมหรือกิโลกรัมด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เดียวกันได้ เป็นต้น
แน่นอนว่ามันยังต้องการแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้ ตามที่ Dr. Hecht กล่าว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีกำลังการผลิตประมาณ 10 กิโลวัตต์ (ปัจจุบันกำลังพัฒนาโดย NASA) ควรทำสิ่งนี้
ประโยชน์ของการใช้นิวเคลียร์คือความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานที่ยาวนาน Opportunity Rover ของ NASA ซึ่งขับเคลื่อนด้วยแผงโซลาร์เซลล์ พบกับหายนะเมื่อพายุฝุ่นทั่วโลกบดบังดวงอาทิตย์ ในทางกลับกัน แหล่งพลังงานนิวเคลียร์ของ Perseverance นั้นมีอยู่ในตัวและ จัดอันดับให้ล่าสุด 14 ปี.
พูดถึงพายุฝุ่นสำหรับเครื่องจักรที่ทำให้ชีวิตดูดอากาศ พายุโลกยาวนานหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน จะดูเหมือนศัตรูที่น่าเกรงขาม แท้จริงแล้ว ดร.เฮชท์กล่าวว่า อย่างที่คุณคาดหวังว่าตัวกรองอากาศที่บ้านจะอุดตัน สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นบนดาวอังคาร
“เราได้ศึกษาการกรองฝุ่นอย่างละเอียด และดูเหมือนว่าจะเป็นหนึ่งในกรณีที่ธรรมชาติมีเมตตาต่อเรา ตัวพายุเองไม่ได้เป็นปัญหามากเท่ากับปริมาณฝุ่นที่เข้าไปอย่างต่อเนื่อง” เขากล่าว “แต่โชคดีที่ฝุ่นไม่ตามการไหลของอากาศอย่างง่ายดายที่ความกดอากาศต่ำเหล่านั้น ดังนั้นเกือบทั้งหมดสามารถกำจัดได้โดยแผ่นกั้นธรรมดาที่บังคับให้อากาศหมุนรอบมุมเมื่อถูกดูดเข้าสู่ระบบ”
แม้ว่าจะมีการตอบคำถามสำคัญบางข้อแล้ว แต่ทีมก็วางแผนที่จะทดสอบ MOXIE ต่อไป พวกเขาจะเรียกใช้ตอนพลบค่ำและรุ่งสาง เมื่ออุณหภูมิของดาวอังคารเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง ผลักดันให้ผลิตออกซิเจนมากขึ้น และติดตามดูการสึกหรออย่างระมัดระวัง ในขณะเดียวกัน กลับมาบนโลก Oxeon บริษัทที่ผลิตหน่วยอิเล็กโทรลิซิส ได้สร้างและทดสอบแล้ว ระบบที่ใหญ่กว่า 100 เท่า.
เน็กซ์ สต็อป มาร์ส?
เราจะต้องใช้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้เร็วเพียงใดนั้นไม่แน่นอน นาซ่ากำลังวางแผนที่จะเปิดตัว Artemis I ในปีนี้ ซึ่งเป็นก้าวสู่ดวงจันทร์ และในที่สุดก็มีความหวังแล้ว ดาวอังคาร ในขณะเดียวกัน จีนกำลังจับตาดูดาวเคราะห์สีแดง และ SpaceX ก็กำลังเร่งทำจรวดดาวอังคารให้สำเร็จ วันที่เป้าหมายสำหรับช่วงทัชดาวน์ตั้งแต่ปลายทศวรรษนี้จนถึงช่วงทศวรรษ 2030
ในระหว่างนี้ เราจะต้องแก้ปัญหาความท้าทายที่สำคัญมากมาย แต่การหาวิธีผลิตอากาศเพื่อหายใจและเชื้อเพลิงสำหรับการเดินทางกลับบ้านนั้นเป็นเรื่องที่ต้องตรวจสอบมาก “นี่คือสิ่งที่นักสำรวจทำมาแต่ไหนแต่ไรแล้ว” ฮอฟฟ์แมน บอก พื้นที่ วอชิงตันโพสต์. “ค้นหาว่ามีทรัพยากรใดบ้างที่คุณจะไปและหาวิธีใช้”
เครดิตภาพ: นาซา
