Американский марсоход Perseverance приземлился на Марс в феврале 2021 года и с тех пор работает на этой планете, медленно перемещаясь по дну кратера Езеро. На борту марсохода установлен комплекс научных приборов и технологических демонстрационных установок. Одна из них – MOXIE, демонстратор возможности получения кислорода из марсианской атмосферы. В конце августа в журнале Science Advances была опубликована статья, посвященная результатам работы этого прибора в первый год его пребывания на Марсе.

Статья ученых из Массачусетского технологического института описывает семь запусков MOXIE, которые проводились в различное время суток и в разное время года. В каждом из запусков прибор успешно выполнил возложенную на него задачу, т. е. обеспечил производство 6 граммов кислорода за час. Это приблизительно соответствует количеству кислорода, которое в ходе фотосинтеза производит небольшое деревце на Земле.

Ученые полагают, что масштабированная версия демонстратора MOXIE, которая может быть отправлена на Марс с пилотируемой экспедицией, должна иметь производительность в сотни раз выше. В этом случае, она сможет снабжать кислородом людей и накопить его для заправки взлетной ракеты. Стабильная производительность MOXIE является многообещающим первым шагом к этой цели.

MOXIE имеет небольшой размер и предназначен для работы в течение коротких периодов времени из-за того, что требует для работы много энергии. Прибору требуется несколько часов для прогрева, после чего он работает в течение одного часа.

Принцип работы прибора достаточно прост. Он втягивает марсианский воздух через фильтр, который очищает его от пыли и других загрязняющих веществ. Затем воздух под увеличенным давлением пропускается через твердый оксидный электролизер (SOXE), который электрохимическим способом расщепляет воздух, богатый углекислым газом, на ионы кислорода и монооксид углерода. Затем ионы кислорода выделяются и связываются с образованием пригодного для дыхания молекулярного кислорода. На финальной стадии MOXIE измеряет количество и чистоту полученного газа и выпускает его обратно в атмосферу Марса вместе с остальными продуктами производства.

Ученых особо интересовало, сможет ли MOXIE приспособиться к изменениям внешней среды, поскольку плотность марсианской атмосферы в течение года может меняться в два раза, а температура – на 100 градусов. Выяснилось, что прибор работает стабильно в любых условиях. Единственный режим работы, который не был протестирован – это на рассвете или закате, когда температура на Марсе резко меняется. Подобный эксперимент ученые планируют провести после предварительной его отработки в лаборатории на Земле.

В дальнейших планах ученых – увеличение выработки кислорода весной, когда плотность атмосферы и уровень углекислого газа высоки, и испытания MOXIE на ресурс. Если MOXIE будет успешно работать, несмотря на постоянные циклы включения и выключения, это подтвердит, что полномасштабная система, предназначенная для непрерывной работы, сможет производить кислород в течение тысяч часов.

Ссылка: phys.org

Обсудить