Bu çizim, Mars yüzeyinde çalışan NASA’nın Perseverance gezicisini göstermektedir. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Gece gündüz ve mevsimler boyunca cihaz, Kızıl Gezegenin ince atmosferinden güvenilir bir şekilde solunabilir oksijen üretir.
Dünyanın kırmızı ve tozlu yüzeyinde, Dünya’dan yaklaşık 100 milyon mil uzakta. Marsbeslenme çantası büyüklüğünde bir alet, küçük bir ağacın işini güvenilir bir şekilde yapabileceğini kanıtlıyor.
bu MİTMars Oksijen Yerinde Kaynak Kullanımı Deneyi veya MOXIE, Nisan 2021’den bu yana Kızıl Gezegenin karbondioksit bakımından zengin atmosferinden başarılı bir şekilde oksijen üretiyor. NASAAzim gezici ve Mars 2020 görevi.
Dergide bugün (31 Ağustos 2022) yayınlanan bir çalışmada Bilim Gelişmeleri, Araştırmacılar, 2021’in sonunda MOXIE’nin yedi deneysel çalışmada oksijen üretebildiğini bildirdi. Bunlar, gündüz ve gece dahil olmak üzere çeşitli atmosferik koşullarda ve farklı Mars mevsimlerinde gerçekleştirildi. Her deneysel çalışmada cihaz, saatte altı gram oksijen üretme hedefine ulaştı. Bu, dünyadaki mütevazı bir ağacın oranıyla ilgilidir.
NASA’nın Jet Propulsion Laboratory’deki teknisyenler, Mars Oksijen Yerinde Kaynak Kullanım Deneyi (MOXIE) cihazını Perseverance gezicisinin göbeğine indirdi. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Bilim adamları, MOXIE’nin büyütülmüş bir versiyonunun, birkaç yüz ağaç oranında sürekli oksijen üretebileceği bir insan görevinden önce Mars’a gönderilebileceğini düşünüyor. Bu kapasitede, sistem insanları geldikten sonra sürdürmek için yeterli oksijen üretmeli ve ayrıca astronotları Dünya’ya geri döndürmek için bir roket yakıtı sağlamalıdır.
MOXIE’nin şimdiye kadarki istikrarlı üretimi, bu amaca yönelik umut verici bir ilk adımdır.
MIT’nin Haystack Gözlemevi’ndeki MOXIE misyonunun baş araştırmacısı Michael Hecht, “Gelecekteki sistemleri daha büyük ölçekte bilgilendirecek muazzam bir miktar öğrendik” diyor.
MOXIE’nin Mars’taki oksijen üretimi aynı zamanda “yerinde kaynak kullanımının” ilk gösterimini temsil ediyor. Bu, bir gezegenin ham maddelerini (bu durumda Mars’taki karbon dioksit) hasat etme ve kullanma fikri, aksi takdirde Dünya’dan taşınması gereken kaynakları (oksijen gibi) yapmaktır.
Mars Oksijen ISRU Deneyi (MOXIE), Mars atmosferindeki karbondioksitten oksijen üretecek bir keşif teknolojisi araştırmasıdır. Kredi bilgileri: NASA
MIT Bölümü’nde uygulama profesörü olan MOXIE baş araştırmacı yardımcısı Jeffrey Hoffman, “Bu, başka bir gezegensel cismin yüzeyindeki kaynakları gerçekten kullanmanın ve onları kimyasal olarak bir insan görevi için faydalı olabilecek bir şeye dönüştürmenin ilk gösterimi” diyor. Havacılık ve Uzay Bilimleri Bölümü. “Bu anlamda tarihi.”
Hoffman ve Hecht’in MIT ortak yazarları arasında MOXIE ekip üyeleri Jason SooHoo, Andrew Liu, Eric Hinterman, Maya Nasr, Shravan Hariharan ve Kyle Horn ile NASA’nın Jet Propulsion Laboratory (JPL), piyasaya sürülmeden önce MOXIE’nin geliştirme, uçuş yazılımı, paketleme ve testlerini yönetti.
mevsimsel hava
MOXIE’nin mevcut sürümü, Perseverance gezicisine sığması için tasarım gereği küçüktür. Gezicinin keşif programına ve görev sorumluluklarına bağlı olarak kısa süreler boyunca çalışacak, her çalıştırmada başlayıp kapanacak şekilde inşa edildi. Buna karşılık, Mars için tam ölçekli bir oksijen fabrikası, ideal olarak sürekli çalışacak daha büyük birimleri içerecektir.
MOXIE’nin mevcut tasarımındaki gerekli kısıtlamalara rağmen cihaz, Mars’ın atmosferini verimli ve güvenilir bir şekilde saf oksijene dönüştürebileceğini göstermiştir. Bunu önce Mars havasını kirletici maddelerden temizleyen bir filtreden çekerek yapar. Hava daha sonra basınçlandırılır ve Katı Oksit Elektrolizöründen (SOXE) gönderilir. OxEon Energy tarafından geliştirilen ve üretilen bu cihaz, karbondioksit bakımından zengin havayı elektrokimyasal olarak oksijen iyonlarına ve karbon monoksite ayırır.
MOXIE, Mars atmosferinden karbondioksit (CO2) toplayacak ve onu elektrokimyasal olarak oksijen ve karbon monoksit moleküllerine ayıracak. Kredi bilgileri: NASA/JPL
Oksijen iyonları daha sonra izole edilir ve nefes alabilir, moleküler oksijen veya O2 oluşturmak için yeniden birleştirilir.2. MOXIE daha sonra bu çıktıyı, karbon monoksit ve diğer atmosferik gazlarla birlikte zararsız bir şekilde havaya salmadan önce miktar ve saflık açısından ölçer.
Gezicinin Şubat 2021’deki inişinden bu yana, MOXIE mühendisleri, Mars yılı boyunca cihazı yedi kez çalıştırdı. Her seferinde ısınması birkaç saat sürer, ardından tekrar kapatmadan önce oksijen üretmek için bir saat daha gerekir. Her koşu, MOXIE’nin gezegenin atmosferik koşullarındaki değişimlere uyum sağlayıp sağlayamayacağını kontrol etmek için, gündüz veya gecenin farklı bir saatinde ve farklı mevsimlerde planlandı.
Hoffman, “Mars’ın atmosferi Dünya’dan çok daha değişkendir” diyor. “Havanın yoğunluğu yıl boyunca iki kat değişebilir ve sıcaklık 100 derece değişebilir. Hedeflerden biri, her mevsimde koşabileceğimizi göstermek.”
Şimdiye kadar MOXIE, Mars gününün ve yılının neredeyse her saatinde oksijen üretebileceğini kanıtladı.
Hecht, “Göstermediğimiz tek şey, sıcaklık önemli ölçüde değiştiğinde şafakta veya alacakaranlıkta koşmak” diyor. “Elimizde bunu yapmamıza izin verecek bir as var ve bunu laboratuvarda test ettiğimizde, gerçekten her an koşabileceğimizi göstermek için o son dönüm noktasına ulaşabiliriz.”
oyunun ilerisinde
MOXIE, Mars’ta oksijen üretmeye devam ederken, mühendisler, özellikle atmosferik yoğunluk ve karbondioksit seviyelerinin yüksek olduğu Mars baharında, kapasitesini artırmayı ve üretimini artırmayı planlıyor.
Hecht, “Bir sonraki koşu, yılın en yüksek yoğunluğu sırasında olacak ve biz sadece elimizden geldiğince fazla oksijen yapmak istiyoruz” diyor. “Bu yüzden her şeyi cesaret edebildiğimiz kadar yükseğe koyacağız ve elimizden geldiğince uzun süre çalışmasına izin vereceğiz.”
Ayrıca sistemi aşınma ve yıpranma belirtileri açısından da izleyeceklerdir. MOXIE, Perseverance gezginindeki birkaç deneyden yalnızca biri olduğundan, tam ölçekli bir sistem gibi sürekli çalışamaz. Bunun yerine, cihaz her çalıştırmada başlatılmalı ve kapatılmalıdır. Bu, zamanla sistemi bozabilecek termal strese neden olur.
MOXIE tekrar tekrar açılıp kapanmasına rağmen başarılı bir şekilde çalışabiliyorsa, bu, sürekli çalışacak şekilde tasarlanmış tam ölçekli bir sistemin bunu binlerce saat boyunca yapabileceğini gösterir.
Hoffman, “Mars’a bir insan misyonunu desteklemek için, bilgisayarlar, uzay giysileri ve habitatlar gibi Dünya’dan pek çok şey getirmeliyiz” diyor. “Ama aptal yaşlı oksijen? Orada yapabilirsen, devam et – oyunun çok önündesin. ”
Referans: Jeffrey A. Hoffman, Michael H. Hecht, Donald Rapp, Joseph J. Hartvigsen, Jason G. SooHoo, Asad M. Aboobaker, John B. McClean tarafından yazılan “Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE)—İnsanlı Mars keşfi için hazırlık” , Andrew M. Liu, Eric D. Hinterman, Maya Nasr, Shravan Hariharan, Kyle J. Horn, Forrest E. Meyen, Harald Okkels, Parker Steen, Singaravelu Elangovan, Christopher R. Graves, Piyush Khopkar, Morten B. Madsen, Gerald E. Voecks, Peter H. Smith, Theis L. Skafte, Koorosh R. Araghi ve David J. Eisenman, 31 Ağustos 2022, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126/sciadv.abp8636
Bu araştırma kısmen NASA tarafından desteklendi.