MOXIE deneyi, Mars’ta güvenilir bir şekilde oksijen üretiyor

Mars’ın kırmızı ve tozlu yüzeyinde, Dünya’dan yaklaşık 100 milyon mil uzakta, beslenme çantası büyüklüğünde bir alet, küçük bir ağacın işini güvenilir bir şekilde yapabileceğini kanıtlıyor.

MIT liderliğindeki Mars Oksijen Yerinde Kaynak Kullanımı Deneyi veya MOXIE, NASA’nın Azim gezici misyonunun bir parçası olarak Mars yüzeyine dokunduğu Şubat 2021’den bu yana Kızıl Gezegenin karbondioksit bakımından zengin atmosferinden başarılı bir şekilde oksijen üretiyor. .

Dergide yayınlanan bir çalışmada Bilim Gelişmeleri, Araştırmacılar, 2021’in sonunda MOXIE’nin gündüz ve gece de dahil olmak üzere çeşitli atmosferik koşullarda ve farklı Mars mevsimleri boyunca yedi deneysel çalışmada oksijen üretebildiğini bildirdi. Her çalışmada, cihaz saatte altı gram oksijen üretme hedefine ulaştı – yaklaşık olarak Dünya’daki mütevazı bir ağacın hızı.

Araştırmacılar, MOXIE’nin büyütülmüş bir versiyonunun, birkaç yüz ağaç oranında sürekli oksijen üretmek için bir insan görevinden önce Mars’a gönderilebileceğini düşünüyorlar. Bu kapasitede, sistem hem insanları vardıklarında ayakta tutmak için yeterli oksijen üretmeli hem de astronotları Dünya’ya geri döndürmek için bir rokete yakıt sağlamalıdır.

Şimdiye kadar, MOXIE’nin istikrarlı çıktısı, bu hedefe 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, bir gezegenin malzemelerini (bu durumda, Mars’taki karbondioksit) hasat etme ve kullanma fikri olan “yerinde kaynak kullanımının” ilk gösterimini temsil ediyor. aksi takdirde Dünya’dan taşınması gerekir.

MIT Departmanında 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 MOXIE’nin geliştirme, uçuş yazılımını yöneten NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı da dahil olmak üzere birçok kurumdan işbirlikçiler yer alıyor. lansmandan önce paketleme ve test.

mevsimsel hava

MOXIE’nin şu anki sürümü, Perseverance gezicisine sığması için tasarım gereği küçüktür ve gezicinin keşif programına ve görev sorumluluklarına bağlı olarak her çalıştırmada başlayıp kapanarak kısa sürelerle çalışacak şekilde yapılmıştır. Buna karşılık, tam ölçekli bir oksijen fabrikası, ideal olarak sürekli çalışacak daha büyük üniteleri içerecektir.

MOXIE’nin mevcut tasarımındaki gerekli tavizlere rağmen cihaz, Mars’ın atmosferini güvenilir ve verimli bir şekilde saf oksijene dönüştürebileceğini göstermiştir. Bunu önce Mars havasını kirletici maddelerden temizleyen bir filtreden çekerek yapar. Hava daha sonra basınçlandırılır ve OxEon Energy tarafından geliştirilen ve üretilen, karbondioksit bakımından zengin havayı elektrokimyasal olarak oksijen iyonlarına ve karbon monoksite ayıran Katı Oksit Elektrolizörü (SOXE) aracılığıyla gönderilir.

Oksijen iyonları daha sonra izole edilir ve nefes alabilir, moleküler oksijen veya O2 oluşturmak için yeniden birleştirilir.₂MOXIE daha sonra karbon monoksit ve diğer atmosferik gazlarla birlikte zararsız bir şekilde havaya salmadan önce miktar ve saflığı ölçer.

Gezicinin Şubat 2021’deki inişinden bu yana, MOXIE mühendisleri, Mars yılı boyunca cihazı yedi kez çalıştırdı, her seferinde ısınması birkaç saat, ardından tekrar kapanmadan önce oksijen üretmesi bir saat daha sürdü. Her koşu, MOXIE’nin gezegenin atmosferik koşullarındaki değişimlere uyum sağlayıp sağlayamayacağını görmek 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. Amaçlardan biri, her mevsimde koşabileceğimizi göstermek.”

Şimdiye kadar MOXIE, Mars gününün ve yılının neredeyse her saatinde oksijen üretebileceğini gösterdi.

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 yoğunluğunda 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, cihazın her çalıştırmada başlatılması ve kapanması gerekir; bu, zamanla sistemi bozabilecek bir termal strestir.

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 birçok şey getirmeliyiz” diyor. “Ama aptal yaşlı oksijen? Oraya gidebilirsen, git – oyunun çok ilerisindesin.”