Các phi hành gia trên trạm không gian Có vẻ xa, nhưng chúng chỉ cách Trái đất 248 dặm: nhiều hơn một chút so với quãng đường lái xe từ Thành phố New York đến Washington DC. Mọi thứ họ cần có thể được giao trong thời gian tương đối ngắn. Các phi hành gia đến thăm sao Hỏa sẽ không được tiếp cận dễ dàng như vậy. Khoảng cách trung bình của hành tinh đỏ từ Trái đất là 140 triệu dặm.
Chúng tôi có thể lập kế hoạch cho các nhiệm vụ tiếp tế, nhưng tất cả mọi thứ cùng với việc đi xe sẽ rất tốn kém và không thực tế. Giống như Mark Watney trong Sản phẩm Sao chổi, những người khám phá sẽ phải sống nhờ đất quá.
Đã có rất nhiều đề xuất về cách các phi hành gia có thể tạo ra những thứ cần thiết, nhưng cho đến gần đây vẫn chưa có công nghệ nào được thử nghiệm trên thực địa. Bây giờ, nhờ một cỗ máy được gọi là MOXY, được xếp vào bảng thăm dò Kiên trì của NASA, chúng ta có thể chắc chắn nói rằng con người sẽ có thể tạo ra oxy trên sao Hỏa.
Trong một bài báo được xuất bản trong tuần này trong Những tiến bộ khoa họcCác nhà điều tra cho biết các cuộc thử nghiệm kéo dài 2021 giờ trong suốt năm XNUMX chứng minh rằng MOXIE có thể chuyển đổi đáng tin cậy carbon dioxide thành lượng oxy của một cây nhỏ. Trong các thử nghiệm ở nhiều nhiệt độ và áp suất khác nhau, cả ngày lẫn đêm, vào mùa đông và mùa hè, cỗ máy may mắn hít thở đều đặn trong bầu khí quyển sao Hỏa và thở ra ít nhất sáu gam oxy mỗi giờ.
MOXIE hoạt động kỳ diệu bằng cách hút không khí vào, lọc sạch bụi, nén và làm nóng khí đến 800 độ C. Luồng không khí được đốt nóng chạy qua một dụng cụ điện phân oxit rắn để phân tách cacbon đioxit — chất tạo nên 96 phần trăm bầu khí quyển sao Hỏa—Ôxi và cacbon monoxit. Sau đó, máy tách oxy và loại bỏ khí carbon monoxide, cùng với các khí khác, dưới dạng khí thải.
“Đây là minh chứng đầu tiên về việc thực sự sử dụng các nguồn tài nguyên trên bề mặt của một hành tinh khác và biến đổi chúng về mặt hóa học thành một thứ có ích cho sứ mệnh của con người,” phó điều tra viên chính của MOXIE, Jeffrey Hoffman, giáo sư thực hành tại Bộ phận của MIT, cho biết của Hàng không và Du hành vũ trụ, trong một bản phát hành.
'Khu rừng' trên sao Hỏa
Cuộc biểu tình chỉ là khởi đầu. Một phiên bản trong tương lai, về kích thước của một "tủ đông nhỏ trong lồng ngực", sẽ tạo ra oxy với tốc độ tương đương với vài trăm cây. Tạo ra khoảng ba kg oxy mỗi giờ trong 26 tháng, cỗ máy này có thể cung cấp một bình chứa để giữ cho các phi hành gia thở và cung cấp nhiên liệu cho chuyến đi của họ về nhà.
Để đạt được điều đó, cỗ máy sẽ phải chứng minh được khả năng hoạt động không ngừng nghỉ trong môi trường khắc nghiệt của sao Hỏa — và nó sẽ cần một lượng lớn năng lượng hơn nữa.
“Quyền lực là lĩnh vực mà chúng tôi mong đợi sẽ thấy sự cải thiện nhiều nhất trong MOXIE được mở rộng quy mô,” Tiến sĩ Michael Hecht, phó giám đốc tại Đài quan sát Haystack của MIT và điều tra viên chính của MOXIE, nói với Trung tâm điểm kỳ dị.
“Về sự bền bỉ, chúng tôi sử dụng tới 300 watt để tạo ra khoảng 8 gam oxy mỗi giờ, tương ứng với hiệu suất không quá 10% so với lượng điện hóa mà nó thực sự cần để tách phân tử CO2 ra. Chúng tôi hy vọng hệ thống quy mô đầy đủ sẽ hiệu quả hơn 90%, dựa trên các nghiên cứu chi tiết. ”
Một số lợi ích này sẽ là do một cỗ máy lớn hơn có thể chạy ở áp suất thấp hơn, tiết kiệm năng lượng khi nén, Tiến sĩ Hecht nói. Nhưng chủ yếu là nhờ vào quy mô kinh tế — ví dụ, bạn có thể sản xuất gam hoặc kilôgam với cùng một thiết bị điện tử.
Tất nhiên, nó vẫn yêu cầu một nguồn điện đáng tin cậy. Theo Tiến sĩ Hecht, một lò phản ứng hạt nhân có công suất khoảng 10 kilowatt (hiện đang được NASA phát triển) nên làm được điều đó.
Lợi ích của việc sử dụng hạt nhân là độ tin cậy và tuổi thọ. Cơ hội Rover của NASA, được cung cấp bởi các tấm pin mặt trời, đã gặp phải sự diệt vong khi một cơn bão bụi toàn cầu chặn mặt trời. Mặt khác, nguồn năng lượng hạt nhân của Perseverance là độc lập và đánh giá kéo dài 14 năm.
Nói đến bão bụi, đối với một cỗ máy kiếm sống hút không khí, bão toàn cầu kéo dài hàng tuần hoặc hàng tháng sẽ có vẻ là kẻ thù đáng gờm. Thật vậy, Tiến sĩ Hecht nói, như bạn mong đợi các bộ lọc không khí ở nhà bị tắc, điều tương tự cũng sẽ xảy ra trên sao Hỏa.
“Chúng tôi đã nghiên cứu rộng rãi về khả năng lọc bụi, và có vẻ như đây là một trong những trường hợp mà thiên nhiên rất tốt với chúng ta. Bản thân các cơn bão không phải là vấn đề lớn bằng việc hút bụi liên tục, ”ông nói. “Nhưng may mắn thay, bụi không dễ dàng theo dòng không khí ở áp suất thấp đó, vì vậy gần như tất cả chúng có thể bị loại bỏ bằng các vách ngăn đơn giản buộc không khí đi xung quanh các góc khi nó được hút vào hệ thống.”
Mặc dù một số câu hỏi lớn đã được trả lời, nhóm vẫn có kế hoạch tiếp tục thử nghiệm MOXIE. Họ sẽ chạy nó vào lúc hoàng hôn và bình minh, khi nhiệt độ sao Hỏa dao động mạnh hơn, thúc đẩy nó tạo ra nhiều oxy hơn và theo dõi cẩn thận sự hao mòn. Trong khi đó, trở lại Trái đất, Oxeon, công ty sản xuất thiết bị điện phân, đã chế tạo và thử nghiệm một hệ thống lớn hơn 100 lần.
Tiếp theo Stop Mars?
Không chắc chúng ta sẽ cần một sản phẩm hoàn chỉnh trong bao lâu. NASA đang có kế hoạch phóng Artemis I trong năm nay, một bước đệm để lên mặt trăng và cuối cùng, người ta hy vọng đó là sao Hỏa. Trong khi đó, Trung Quốc để mắt đến hành tinh đỏ, và SpaceX đang chuẩn bị hoàn thiện tên lửa sao Hỏa của mình. Các ngày mục tiêu cho việc tiếp cận nằm trong khoảng từ cuối thập kỷ này đến đôi khi vào những năm 2030.
Từ bây giờ đến lúc đó, chúng ta sẽ cần giải quyết nhiều thách thức quan trọng. Nhưng tìm ra cách tạo ra không khí để thở và nhiên liệu cho một chuyến đi về nhà là một vấn đề lớn cần phải kiểm tra. “Đó là những gì các nhà thám hiểm đã làm từ thời xa xưa,” Hoffman nói với Sản phẩm The Washington Post. “Tìm hiểu những tài nguyên có sẵn ở nơi bạn sắp đến và tìm hiểu cách sử dụng chúng.”
Ảnh: NASA
