Ένα «ιστορικό» κουτί στον Άρη παράγει οξυγόνο με ρυθμό ενός δέντρου

Όταν ο ρομποτικός ανιχνευτής της NASA εκτοξεύτηκε στον Άρη πέρυσι, έφερε μαζί του ένα μικρό χρυσό κουτί, που ονομάζεται MOXIE, για να πειραματιστεί με τη χρήση των πόρων οξυγόνου της τοποθεσίας στον Άρη.

Από τότε, το MOXIE παράγει οξυγόνο από τον αραιό αέρα του Άρη.

Και την Τετάρτη στο Science Advances, η ομάδα πίσω από αυτό το παράξενο εργαλείο επιβεβαίωσε ότι το MOXIE λειτουργεί τόσο καλά που η παραγωγή του οξυγόνου είναι συγκρίσιμη με τον μέτριο ρυθμό παραγωγής του δέντρου της Γης.

Μέχρι το τέλος του 2021, εκτεταμένα δεδομένα έδειξαν ότι το MOXIE είχε επιτύχει επιτυχώς την απόδοση του στόχου οξυγόνου των έξι γραμμαρίων ανά ώρα κατά τη διάρκεια επτά ξεχωριστών πειραματικών κύκλων, καθώς και σε μια ποικιλία καιρικών συνθηκών. Αυτό περιλαμβάνει τη μέρα και τη νύχτα, τις διαφορετικές εποχές του Άρη και άλλα παρόμοια.

«Το μόνο πράγμα που δεν έχουμε δείξει είναι να τρέχουμε την αυγή ή το σούρουπο, όταν η θερμοκρασία αλλάζει δραματικά», είπε ο Michael Hecht, κύριος ερευνητής στην αποστολή MOXIE στο Παρατηρητήριο Haystack του MIT. είπε σε δελτίο τύπου. «Έχουμε πραγματικά στο μανίκι μας που μας επιτρέπει να το κάνουμε αυτό, και μόλις το δοκιμάσουμε στο εργαστήριο, μπορούμε να φτάσουμε σε αυτό το τελευταίο ορόσημο για να δείξουμε ότι μπορούμε πραγματικά να τρέξουμε ανά πάσα στιγμή».

Για επιστήμονες και διαστημικούς οργανισμούς, είναι ιδιαίτερα συναρπαστικό το γεγονός ότι η υπόσχεση του MOXIE είναι ισχυρή, καθώς τα προτεινόμενα χρονοδιαγράμματα για τις φορτωμένες με αστροναύτες αποστολές στον Άρη πλησιάζουν να μάθουν πώς να κρατούν ασφαλείς τους εξερευνητές του διαστήματος στον Κόκκινο Πλανήτη στο μέλλον.

Ο στόχος του Διευθύνοντος Συμβούλου της SpaceX, Έλον Μασκ, για την προσγείωση ανθρώπων στον Άρη φαίνεται να είναι το 2029, για παράδειγμα, και αυτός της NASA. Προσεχής αποστολή Artemis I Moon Στόχος του είναι να ανοίξει το δρόμο για πτήσεις στον Άρη Σχεδιασμένο στη δεκαετία του τριάντα ή σαράντα του εικοστού αιώνα. «Για να υποστηρίξουμε μια ανθρώπινη αποστολή στον Άρη, πρέπει να φέρουμε πολλά πράγματα από τη Γη, όπως υπολογιστές, διαστημικές στολές και ενδιαιτήματα», δήλωσε σε δελτίο τύπου ο Τζέφρι Χόφμαν, αναπληρωτής κύριος ερευνητής στο MOXIE και καθηγητής στο MIT. “Μα ηλίθιο παλιό οξυγόνο; Αν μπορείς να φτάσεις εκεί, πήγαινε να το βρεις – είσαι πολύ μπροστά από το παιχνίδι.”

Ως έχει, το MOXIE είναι αρκετά μικρό (βασικά το μέγεθος μιας τοστιέρας), αλλά αυτό είναι μάλλον καλό. Αυτό σημαίνει ότι αν οι επιστήμονες μπορέσουν με κάποιο τρόπο να αυξήσουν τον όγκο του διακοσμημένου κύβου, το MOXIE μπορεί να παράγει περισσότερα από έξι γραμμάρια οξυγόνου την ώρα.

«Έχουμε μάθει ένα τεράστιο ποσό που θα καθοδηγήσει τα μελλοντικά συστήματα σε μεγαλύτερη κλίμακα», είπε ο Hecht.

Ίσως μια μέρα, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσε τελικά να παράγει οξυγόνο με ρυθμό αρκετών εκατοντάδων δέντρων, συντηρώντας έτσι τους αστροναύτες μόλις φτάσουν στον Άρη και τροφοδοτώντας τους πυραύλους που απαιτούν το στοιχείο της ζωής για να φέρει το πλήρωμα πίσω στη Γη.

«Οι αστροναύτες που περνούν ένα χρόνο στην επιφάνεια μπορεί να χρησιμοποιήσουν έναν μετρικό τόνο μεταξύ τους», δήλωσε ο Hecht σε δελτίο τύπου της NASA πέρυσι. Αλλά, Σύμφωνα με τη διαστημική υπηρεσίαΗ απομάκρυνση τεσσάρων αστροναυτών από την επιφάνεια του Άρη σε μια μελλοντική αποστολή θα απαιτούσε περίπου 15.000 λίβρες (7 μετρικούς τόνους) καυσίμου πυραύλων και 55.000 λίβρες (25 μετρικούς τόνους) οξυγόνου. Η λήψη όλου αυτού του οξυγόνου από τη Γη θα ήταν απαγορευτικά δαπανηρή και αναποτελεσματική.

Λοιπόν, λέει ο Χόφμαν, γιατί να μην παράγει μόνο όλο το οξυγόνο στον ίδιο τον άνυδρο πλανήτη;

Πώς λειτουργεί το MOXIE;

Στον Άρη, το MOXIE μετατρέπει ενεργά το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του Άρη – όπου το στοιχείο αποτελεί το επιβλητικό 96% – σε αναπνεύσιμο οξυγόνο.

Λίγη χημεία 101 είναι ότι τα μόρια διοξειδίου του άνθρακα αποτελούνται από ένα άτομο άνθρακα και δύο άτομα οξυγόνου. Αυτά τα μικρά κομμάτια είναι βασικά κολλημένα μεταξύ τους. Αλλά ένα εργαλείο μέσα στο MOXIE, που ονομάζεται ηλεκτρολύτης στερεού οξειδίου, μπορεί να συλλέξει τα θραύσματα οξυγόνου μέσα στα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα για τα οποία ενδιαφέρονται οι επιστήμονες. Μόλις ολοκληρωθούν, όλα τα αιωρούμενα μόρια οξυγόνου ανασυνδυάζονται σε Ο2, γνωστό και ως δύο άτομα οξυγόνου, πιο γνωστό ως ο τύπος οξυγόνου που γνωρίζουμε και αγαπάμε.

Ξέρω ότι είναι διαφορετικό, αλλά ακόμα σκέφτομαι το έργο WALL-E της Pixar. Έτσι, όπως λέει ο wal-e: Ta-da!

«Αυτή είναι η πρώτη επίδειξη της πραγματικής χρήσης πόρων στην επιφάνεια ενός άλλου πλανητικού σώματος και της χημικής μετατροπής τους σε κάτι που θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για μια ανθρώπινη αποστολή», είπε ο Χόφμαν. «Είναι ιστορικό με αυτή την έννοια».

Σε όλη τη διαδρομή, αυτή η διαδικασία απαιτεί τη χρήση σούπερ θερμότητας – οι θερμοκρασίες φτάνουν περίπου τους 1.470 βαθμούς Φαρενάιτ (800 βαθμούς Κελσίου) – που είναι αυτό που δίνει στο MOXIE τη χαρακτηριστική του χρυσή επίστρωση.

Όπως και με το εμβληματικό διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA, το MOXIE πρέπει να προστατεύεται από την υπέρυθρη θερμότητα επειδή λειτουργεί με την ίδια θερμότητα. Η επιχρυσωμένη επιμετάλλωση κάνει ακριβώς αυτό, και στην πραγματικότητα οι καθρέφτες JWST είναι επιχρυσωμένοι και για τον ακριβή λόγο.

Στη συνέχεια, η ομάδα MOXIE σκοπεύει να αποδείξει ότι το MOXIE αποδίδει καλά ακόμη και κάτω από πιο έντονες συνθήκες, όπως η επόμενη εκτέλεση που θα πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια “της υψηλότερης έντασης του έτους”, είπε ο Hecht. «Θα βάλουμε τα πάντα όσο πιο ψηλά τολμάμε και θα τα αφήσουμε να τρέξουν όσο το δυνατόν περισσότερο».