Марсоход Perseverance, совершивший полет на Красную планету от НАСА в феврале, произвел кислород на месте пребывания. Миссия космического шестиколесного вездехода в основном сводится к задачам поиска признаков жизни. Для этого он ищет воду, а также собирает пробы почвы и горных пород. В дальнейшем образцы будут использоваться для анализа в лабораториях на Земле. При этом исследователи подготовили Perseverance и к испытанию технологии производства кислорода, что потребуется в процессе колонизации Марса.
Генерация живительного ресурса
Задача выработки кислорода входит в программу научных экспериментов MOXIE. Технологически данная операция реализуется с помощью небольшого устройства в форме золотистой коробки. Производство осуществляется по методу электролиза из углекислого газа (CO2).
На данный момент Perseverance может вырабатывать 5,4 грамма кислорода в час, поглощая при этом марсианский CO2. Потенциально объем производства может достигать 12 г кислорода в час (288 г в день). Для поддержания жизни космонавтов на МКС в среднем требуется 840 г кислорода в день.
Как отмечают в НАСА, успех данного эксперимента сам по себе является важным шагом в направлении подготовки к будущей колонизации Марса. Он внушает надежду, что люди смогут получить достаточно кислорода для длительного пребывания на планете без дополнительного снабжения с Земли.
Возможности автономии
Избавление от необходимости в перевозке жизненно важных ресурсов является крайне важным условием реализации проектов по колонизации дальних планет. Аналогичная задача, в частности, решается применительно к продуктам питания, которые лучше производить прямо на месте расположения марсианской базы.
Тем более что кислород нужен будет и для технических задач. Например, для ракетного топлива при организации полета на обратном пути. Эксперты отмечают, что для сжигания потребуется еще больше кислорода по весу, чем объем самого топливного материала.
Принцип работы кислородного генератора
Устройство для выработки кислорода астронавты называют «механическим деревом». Технология предполагает использование электричества и химии для разделения молекул CO2. Изначально они состоят из двух атомов кислорода и одного атома углерода.
В качестве побочного продукта также производится окись углерода, которая выбрасывается в атмосферу, не принося никакого вреда.
Получив обнадеживающие результаты, специалисты НАСА теперь будут проводить новые тесты технологии в рамках программы MOXIE, стараясь наращивать производительность выработки кислорода.
Конструкция генератора
Устройство MOXIE разрабатывалось Массачусетским технологическим институтом. В изготовлении использовались жаропрочные материалы, среди которых - никелевый сплав. В проекте был расчет на то, что конструкция сможет выдерживать температурную нагрузку порядка 800 градусов по Цельсию. Золотое покрытие также гарантирует отсутствие теплового излучения, которое может повредить Perseverance.
Причем в нынешнем виде генератор MOXIE отчасти является экспериментальной версией, на базе которой будут строиться более мощные генераторы, способные вырабатывать достаточно кислорода для запуска ракет.
Альтернативная технология
Использование углекислого газа не единственный метод выработки кислорода на Марсе. Ученые также рассматривали вариант применения льда, который находится под поверхностью планеты. И в этом случае мог применяться тот же принцип электролиза. Однако в конечном счете ученые остановились на генерации кислорода из CO2, который составляет порядка 95 % атмосферы Марса.
Какой именно способ будет применен в процессе колонизации планеты, еще неизвестно. Но текущая миссия подтверждает, что пока исследователи двигаются в верном направлении.
Участники проекта MOXIE говорят о том, что разработанный ими инструмент выработки ценного газа могут использовать потомки через много лет. Но именно сегодня закладывается основа для будущего освоения Марса.
Базовые цели
Все же проект MOXIE при всей его значимости для дальнейших исследований не является основным для Perseverance. Марсоход в ближайшее время должен начать работу над изучением кратера Джезеро, поиском признаков жизни и каталогизацией горных пород.
Главная его цель заключается в поиске биосигнатуры, то есть признаков прошлой или нынешней жизни в форме микробов. Далее следует задача сбора образцов горных пород. Для осуществления таких задач марсоход будет сверлить поверхность, после чего с помощью специальных трубок из титана начнет производить сбор проб.
Согласно планам НАСА, Perseverance должен собрать не меньше 20 образцов с разными типами материалов, которые будут доставлены на Землю для лабораторного анализа.
При этом сам марсоход в доставке добытых образцов участвовать не будет. Его миссия в рамках данной задачи закончится, когда он достигнет определенного места и сбросит трубки с пробами. На этом же участке материалы соберет другой аппарат, выполняющий задачи уже в рамках будущей миссии.
