Een “historische” doos op Mars maakt zuurstof met de snelheid van één boom

Toen NASA’s robotsonde vorig jaar naar Mars schoot, bracht het een kleine gouden doos mee, MOXIE genaamd, om te experimenteren met het gebruik van de zuurstofbronnen van de site op Mars.

Sindsdien produceert MOXIE zuurstof uit de dunne lucht van Mars.

En woensdag in Science Advances bevestigde het team achter dit vreemde hulpmiddel dat MOXIE zo goed werkt dat de zuurstofproductie vergelijkbaar is met de bescheiden productiesnelheid van de boom op aarde.

Tegen het einde van 2021 toonden uitgebreide gegevens aan dat MOXIE tijdens zeven afzonderlijke experimentele cycli en in verschillende weersomstandigheden met succes de beoogde zuurstofoutput van zes gram per uur had bereikt. Dit omvat dag en nacht, de verschillende seizoenen van Mars en dergelijke.

“Het enige dat we niet hebben laten zien, is rennen bij zonsopgang of zonsondergang, wanneer de temperatuur dramatisch verandert”, zegt Michael Hecht, hoofdonderzoeker van de MOXIE-missie bij MIT’s Haystack Observatory. Hij zei in een persbericht:. “We hebben het echt in huis om dat te doen, en zodra we dat in het laboratorium hebben getest, kunnen we deze laatste mijlpaal bereiken om te laten zien dat we echt op elk moment kunnen rennen.”

Voor zowel wetenschappers als ruimtevaartorganisaties is het vooral opwindend dat de belofte van MOXIE sterk is, aangezien de voorgestelde tijdlijnen voor met astronauten beladen Mars-missies opdoemen om te leren hoe ruimteverkenners op de Rode Planeet in de toekomst veilig kunnen worden gehouden.

Het doel van SpaceX CEO Elon Musk om mensen op Mars te laten landen lijkt bijvoorbeeld 2029 te zijn, en dat van NASA. Aankomende Artemis I Moon Mission Het is bedoeld om de weg vrij te maken voor Mars-vluchten Gepland in de jaren dertig of veertig van de twintigste eeuw. “Om een ​​menselijke missie naar Mars te ondersteunen, moeten we veel dingen van de aarde meenemen, zoals computers, ruimtepakken en habitats”, zei Jeffrey Hoffman, plaatsvervangend hoofdonderzoeker bij MOXIE en professor aan het MIT, in een persbericht. “Maar stomme oude zuurstof? Als je daar kunt komen, ga het dan zoeken – je bent ver vooruit op het spel.”

Zoals het er nu uitziet, is MOXIE vrij klein (in feite zo groot als een broodrooster), maar dat is waarschijnlijk een goede zaak. Dit betekent dat als wetenschappers op de een of andere manier het volume van de versierde kubus kunnen vergroten, MOXIE meer dan zes gram zuurstof per uur kan produceren.

“We hebben enorm veel geleerd dat toekomstige systemen op grotere schaal zal begeleiden”, zei Hecht.

Misschien zou het op een dag, zo zeggen de onderzoekers, uiteindelijk zuurstof kunnen produceren met een snelheid van enkele honderden bomen, en zo astronauten ondersteunen zodra ze Mars bereiken en de raketten van brandstof voorzien die het element van leven nodig hebben om de bemanning terug naar de aarde te brengen.

“Astronauten die een jaar aan de oppervlakte doorbrengen, kunnen één ton tussen hen gebruiken”, zei Hecht vorig jaar in een NASA-persbericht. Maar, Volgens het ruimteagentschapOm vier astronauten van het oppervlak van Mars te krijgen voor een toekomstige missie, zou ongeveer 15.000 pond (7 metrische ton) raketbrandstof en 55.000 pond (25 metrische ton) zuurstof nodig zijn. Al deze zuurstof van de aarde halen zou zowel onbetaalbaar als inefficiënt zijn.

Dus, zegt Hoffman, waarom produceren we niet gewoon alle zuurstof op de dorre planeet zelf?

Hoe werkt MOXIE?

Op Mars zet MOXIE actief koolstofdioxide om in de atmosfeer van Mars – waar het element maar liefst 96% uitmaakt – in ademende zuurstof.

Een beetje scheikunde 101 is dat koolstofdioxidemoleculen bestaan ​​​​uit één koolstofatoom en twee zuurstofatomen. Deze kleine stukjes zijn in principe aan elkaar gelijmd. Maar een hulpmiddel in MOXIE, een vaste-oxide-elektrolyser genaamd, kan de zuurstoffragmenten verzamelen in de koolstofdioxidemoleculen waarin wetenschappers geïnteresseerd zijn. Eenmaal voltooid, worden alle drijvende zuurstofmoleculen opnieuw gecombineerd tot O2, ook bekend als twee zuurstofatomen, beter bekend als het type zuurstof dat we kennen en waar we van houden.

Ik weet dat het anders is, maar ik denk nog steeds aan Pixar’s WALL-E om het te doen. Dus, zoals wal-e zegt: Ta-da!

“Dit is de eerste demonstratie van het daadwerkelijk gebruiken van hulpbronnen op het oppervlak van een ander planetair lichaam en deze chemisch om te zetten in iets dat nuttig kan zijn voor een menselijke missie”, zei Hoffman. “In die zin is het historisch.”

Dit proces vereist het hele proces het gebruik van superhitte – temperaturen bereiken ongeveer 1.470 graden Fahrenheit (800 graden Celsius) – wat MOXIE zijn kenmerkende gouden coating geeft.

Net als bij NASA’s vlaggenschip James Webb Space Telescope, moet MOXIE worden beschermd tegen infraroodwarmte omdat het met dezelfde warmte werkt. De vergulding doet precies dat, en in feite zijn JWST-spiegels ook om de exacte reden verguld.

Vervolgens wil het MOXIE-team aantonen dat MOXIE goed presteert, zelfs onder meer intense omstandigheden, zoals de komende run die zal plaatsvinden tijdens “de hoogste intensiteit van het jaar”, zei Hecht. “We zullen alles zo hoog zetten als we durven en het zo lang mogelijk laten draaien.”