Bliżej załogowego lotu na Marsa. Po raz pierwszy na Czerwonej Planecie wytworzono tlen
Łazik Perseverance dokonał kolejnego ważnego kroku w kierunku załogowej eksploracji Marsa. Znajdujący się na nim instrument MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) wykorzystał bogatą w węgiel atmosferę Marsa do wytworzenia tlenu. Udany eksperyment przeprowadzono przed dwoma dniami, 20 kwietnia. Bez możliwości produkcji i przechowywania tleny na Marsie trudno będzie myśleć o załogowej misji na Czerwoną Planetę.
To krytyczny krok w kierunku zamiany dwutlenku węgla na tlen na Marsie. MOXIE ma jeszcze sporo do roboty, ale uzyskane właśnie wyniki są niezwykle obiecujące, gdyż pewnego dnia chcemy wysłać ludzi na Marsa. Tlen to nie tylko coś, czym oddychamy. Napędy rakietowe zależą od tlenu, a przyszłe misje załogowe będą uzależnione od produkcji na Marsie paliwa, które pozwoli astronautom wrócić do domu, mówi Jim Reuter dyrektor w Space Technology Mission Directorate (STMD).
Inżynierowie obliczają, że do przywiezienia 4 astronautów z Marsa na Ziemię rakieta będzie potrzebowała 7 ton paliwa i 25 ton tlenu. To znacznie więcej, niż potrzeba ludziom do oddychania. Ci sami astronauci podczas rocznego pobytu na Marsie zużyją może 1 tonę tlenu, mówi Michael Hecht z Massachusetts Institute of Technology.
Przewożenie 25 ton tlenu z Ziemi na Marsa byłoby bardzo trudnym i kosztownym przedsięwzięciem. Znacznie łatwiej będzie przetransportować większą wersję MOXIE, 1-tonowe urządzenie, które na miejscu wyprodukuje tlen potrzebny do powrotu.
Atmosfera Marsa w 96% składa się z dwutlenku węgla. MOXIE oddziela atomy tlenu od molekuł dwutlenku węgla, uwalniając do atmosfery Marsa tlenek węgla. Konwersja odbywa się w temperaturze około 800 stopni Celsjusza, dlatego MOXIE jest zbudowany ze specjalnych materiałów, w tym wydrukowanych w 3D stopów aluminium, w których odbywa się ogrzewanie i chłodzenie gazów oraz aerożelu działającego jak izolacja. Z zewnątrz MOXIE pokryte jest cienką warstwą złota, które zatrzymuje promieniowanie podczerwone wewnątrz urządzenia, chroniąc w ten sposób inne elementy łazika Perseverance.
Podczas pierwszego testu MOXIE wytworzył około 5 gramów tlenu, co wystarczyłoby człowiekowi na około 10 minut oddychania. Urządzenie jest w stanie wytworzyć do 10 gramów tlenu na godzinę.
Przeprowadzony właśnie test miał pokazać, czy urządzenie bez szwanku przetrwało start, podróż i lądowanie na Marsie. NASA chce jeszcze co najmniej 9-krotnie prowadzić testy MOXIE. To nie jest po prostu pierwsze urządzenie, które wyprodukowało tlen na innej planecie. To pierwsza technologia tego typu, która ma wspomóc przyszłe misje wykorzystując lokalnie występujące zasoby, stwierdza Trudy Kortes odpowiedzialna w STMD za demonstracje technologii.
Komentarze (7)
nurek, 23 kwietnia 2021, 10:10
Czy oddychanie czystym tlenem, nawet pod obniżonym ciśnieniem, jest bezpieczne na dłuższą metę? Czy aby nie jest konieczna jednak mieszanka tlen-azot?
cyjanobakteria, 23 kwietnia 2021, 12:14
Tak chyba jest. Wiem, że nurkowie potrzebują innych mieszanek do nurkowania na większych głębokościach z powodu narkozy azotowej i zatrucia tlenem. Do mieszanek są dodawane gazy szlachetne. Ale wygląda, że jest to powiązane z ilością tlenu i ciśnieniem.
Pamiętam, że podczas programu Apollo, przynajmniej tak było na początku podczas testów, zanim doszło do wypadku oddychali tlenem. Obecnie w przestrzeni kosmicznej oraz podczas startów, astronauci oddychają czystym(?) tlenem, co pozwala obniżyć ciśnienie w kombinezonie, a co idzie zmniejszyć wagę i wymogi wytrzymałościowe oraz wycieki, bo wszystko cieknie i cieknie tym bardziej im wyższe ciśnienie, szczególnie kombinezony do spacerów w kosmosie. Doczytałem trochę i ISS ma skład powietrza zbliżony do atmosferycznego, ale Skylab miał powietrze o składzie 75% tlen i 25% azot.
Ale tlen na Marsie będzie potrzebny także jako utleniacz do paliwa rakietowego. Wydaje mi się, że ewentualna misja będzie przebiegać w ten sposób, że kilkanaście - kilkadziesiąt rakiet wyniesie stopniowo sprzęt i materiały na orbitę Marsa, które będą do dyspozycji przyszłej misji załogowej. Część być może wyląduje na powierzchni, gdzie zacznie działać automatyka. Zanim rozpocznie się lot załogowy, musi też być działająca produkcja tlenu na powierzchni, być może z już pełnymi zbiornikami tlenu, bo urządzenie MOXIE działa na kameralną skalę. Będzie mu siało zostać przeskalowane odpowiednio.
Edit: Jajcenty jest na wątku, może coś dopisze o nurkowaniu
nurek, 23 kwietnia 2021, 14:44
w nurkowaniu to właśnie azot jest przeszkodą bo nasyca krew który przy wynurzaniu bąbelkuje. Dlatego zamiast azotu dodaja helu lub czegoś tam. W apollo, fakt, był czysty tlen pod 1/3 atm, ale oddychali nim kilka dni. Swoją drogą musieli przecież przejść na "normalne" powietrze przed rozhermetyzowaniem po wylądowaniu.
cyjanobakteria, 23 kwietnia 2021, 18:58
To też, ale narkoza azotowa powoduje, że nurkowie na dużych głębokościach zachowują się, jakby byli napróci alko. Nie są w stanie wykonać prostych czynności manualny i nie myślą trzeźwo, o ile nie oddychają właściwą mieszanką, na przykład trimix poniżej 50m. Hel z resztą też pod wysokim ciśnieniem wywołuje objawy neurologiczne. Właśnie zauważyłem Twój nick, wcześniej nie zwróciłem na to uwagi
Kiedyś czytałem, że na Marsa planują zabrać wodór, żeby na miejscu wytworzyć metan jako paliwo rakietowe. Chociaż w sumie, jak jest tam woda to i wodór można by uzyskać, aczkolwiek priorytetem będą potrzeby astronautów. MOXIE zapewni C i O2 z CO2.
cyjanobakteria, 25 kwietnia 2021, 19:57
Widziałem niedawno video Scotta, gdzie wspomniał, że tlenek węgla CO+O2 może być wykorzystany jako paliwo rakietowe na Marsie. Trochę pogrzebałem i wyszukałem więcej informacji, na ten temat. Aczkolwiek udzielone odpowiedzi podają różne Isp, a nie chce mi się teraz przedzierać się przez zalinkowany papier
https://space.stackexchange.com/questions/21207/use-of-carbon-monoxide-as-propellant-on-mars
Jajcenty, 25 kwietnia 2021, 20:44
Doczytałem trochę, na wiki oczywiście, i jestem odrobinę sceptyczny. Mam co najmniej trzy wątpliwości:
- filtr HEPA - to się zapycha
- spreżarka spiralna - to się zużywa podobno powoli, ale jednak
- elektrolit - tlenek cyrkonu - tu jest trochę lepiej (oceniam trwałość na podstawie żywotności sond lambda), ale docelowo to ma wyprodukować wiele ton tlenu więc degradacja struktury krystalicznej jest pewna.
Przydałby się jakiś robocik (Boston Dynamics?) do utrzymania ruchu
Na pewno do wymiany filtrów, albo ustrojstwo powinno mieć filtr wielorazowy z możliwością 'odkurzania'.
Szybkie porównie entalpii (ciepła tworzenia jako miara kopa) CO->CO2 6kJ/g , H2->H2O jakies 16 kJ/g. Czyli prawie 3 razy mniej z niż z wodoru. Tylko dlatego, że to produkt uboczny i można go zagospodarować. Ja jednak kombinowałbym dalej żeby uboczny tlenek węgla wzbogacić nieco, o ile gdzieś jest jakieś źródło wodoru.
cyjanobakteria, 26 kwietnia 2021, 15:58
Woda w stanie stałym jest na Marsie, nie tylko na biegunach, więc wodór się znajdzie
https://www.sciencemag.org/news/2017/08/water-ice-found-near-mars-s-equator-could-entice-colonists-and-life-seekers
https://www.reuters.com/article/us-space-mars-idUKN2045326920080620
Niesamowite zdjęcia rzeczy, które na Ziemi są przyjmowane za rzecz oczywistą
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Mars_Express/Water_ice_in_crater_at_Martian_north_pole