Исследования Марса

Один из инструментов ровера Perseverance — эксперимент MOXIE — успешно завершил свою научную миссию на Марсе. Это демонстратор технологии выработки кислорода из местной атмосферы, которая состоит преимущественно из углекислого газа. Прибор благополучно превысил минимальный порог производительности почти вдвое, показав, что у будущих марсианских колонистов есть надежный способ получения воздуха для дыхания.

Работающий не покладая манипулятора уже два с половиной года марсоход Perseverance несет на борту не только инструменты для поиска следов внеземной жизни. Одна из четырех его главных задач — проверить ключевую технологию, необходимую для колонизации Марса. Чтобы не везти весь необходимый для дыхания кислород вместе с собой, перспективные миссии к Красной планете должны иметь возможность вырабатывать его на месте. Для этого ровер оснастили прибором Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE).

В минувшую среду Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) отчиталось об успешном выполнении этой задачи. Устройство MOXIE в 16-й раз включилось 7 августа, выработав 9,8 грамма кислорода. Всего за время, прошедшее с посадки марсохода и начала его полноценного функционирования, прибор произвел 122 грамма кислорода.
Этого достаточно для поддержания жизнедеятельности небольшой собаки на протяжении десяти часов. Взрослому человеку в состоянии покоя такого количества кислорода хватит примерно на три с половиной часа.

Минимальный порог, который команда эксперимента обозначила в качестве успеха MOXIE, — шесть граммов кислорода в час. Его удалось превзойти вдвое, достигнув максимально возможной производительности прибора. Теоретически возможна еще большая эффективность, но ее продемонстрировать не позволяет уже энергосистема марсохода. В пике MOXIE потребляет 300 ватт электроэнергии, которые ровер вынужден предварительно запасать в аккумуляторе, так как электрическая мощность радиоизотопного генератора Perseverance составляла 110 ватт на момент запуска и с тех пор только уменьшается.

Для выработки кислорода в MOXIE используется процесс высокотемпературного электролиза. Забортный воздух, состоящий на 95 процентов из углекислого газа (остальное — азот и аргон), проходит через фильтр для очистки от пыли. Далее с помощью спирального компрессора его давление повышается до земного. На следующем этапе газы нагреваются примерно до 800 градусов и поступают в электролизные ячейки. Там в результате термического разложения и электрокатализа молекулы углекислого газа теряют по одному атому кислорода — превращаются в молекулы угарного газа. Освободившиеся ионы кислорода, получив электроны с катода, взаимодействуют с керамическими пластинами из стабилизированных скандием оксидов циркония и иттрия. Этот тип керамики обладает свойством проводить ионы кислорода. Они, в свою очередь, перемещаются сквозь пластины на анод, где соединяются в молекулярный кислород. Получившийся газ проверяется на чистоту (нужно не менее 98 процентов), после чего вместе с остатками CO2 и CO выбрасывается обратно в атмосферу.

Успех MOXIE по праву можно считать важнейшей вехой в развитии технологий освоения других небесных тел. Это первый в истории эксперимент по выработке необходимых для жизнедеятельности человека ресурсов на другой планете. Кислород потребуется будущим колонистам не только для дыхания. Это также окислитель для ракет на обратную дорогу домой.

Результаты работы MOXIE позволят повысить эффективность используемого технологического процесса и разработать полноразмерную систему обеспечения. По плану следующая установка уже должна производить не менее двух килограммов кислорода в час, потребляя 25-30 киловатт электроэнергии. После выработки кислород, естественно, будет не выбрасываться обратно в атмосферу, а храниться в жидком виде.

 
Реклама
Растения экономнее. 1 литр углекислоты превращают в литр же кислорода. Плюс углеводы...

В целом - да. Но, в период освещенности. Да и им самим нужны условия выживания, создание которых "портит" этот экономический показатель.
 
Растения экономнее
при существующих колебаниях давления и температуры на поверхности Марса как практический инструмент получения кислорода бесполезны.
А ничего, что он угарного газа в 2 раза больше по объёму производит?
угарный газ можно использовать как ракетное топливо - восстановитель
 
Растения экономнее. 1 литр углекислоты превращают в литр же кислорода. Плюс углеводы...
Растения при фотосинтезе разлагают воду. Углекислоту они связывают высвобождающимся водородом.

MOXIE же работает без воды.
 
при существующих колебаниях давления и температуры на поверхности Марса как практический инструмент получения кислорода бесполезны.
С чего бы? Они все равно эффективнее этой печки
Марсианин - не так уж далек от истины
 
С чего бы? Они все равно эффективнее этой печки
Марсианин - не так уж далек от истины
Растения не умеют жить при -70° , значит их нужно содержать в отапливаемых теплицах, что резко снижает их итоговую эффективность с практической точки зрения
 
А ничего, что он угарного газа в 2 раза больше по объёму производит?

в далеком 1999 году, в журнале Химия и жизнь №7 была опубликована небольшая заметка "Марсианский топливный заводик" на котором целенаправленно получали бы угарный газ и кислород, как компоненты топлива.
 
Реклама
так печка вообще при +800 работает
Воду можно разлагать и электролитически, печка для этого не нужна. Заодно будет получаться водород.

Осталось только понять, сколько будет стоить добывать воду в товарных количествах.
 
С чего бы? Они все равно эффективнее этой печки
С чего бы? говоря о растениях на Марсе мы ж подразумеваем не сосновые и эвкалиптовые рощи, а растения в горшках с условными фиалками способные произвести совершенно мизерное количество кислорода. Кроме того, кроме фотосинтеза растения еще и дышат, а значит в атмосфере условной теплицы должен присутствовать кислород, ибо ночью растения потребляют до 30% произведенного за день кислорода.
 
С чего бы? говоря о растениях на Марсе мы ж подразумеваем не сосновые и эвкалиптовые рощи, а растения в горшках с условными фиалками способные произвести совершенно мизерное количество кислорода. Кроме того, кроме фотосинтеза растения еще и дышат, а значит в атмосфере условной теплицы должен присутствовать кислород, ибо ночью растения потребляют до 30% произведенного за день кислорода.
зачем брать высшие растения?
 
зачем брать высшие растения?

Если кто-то возьмется за подобный эксперимент - будет интересно, но мы то обсуждаем не журавля в небе, а синицу в руках. И синицу весьма полезную, бегло пробежал по сжатой PDF , получается, что на 1 литр (примерно) кислорода Moxie тратит около 0,006 кВт ч (6 ватт час) при размере устройства 23,9 см на 23,9 см на 30,9 см, что для демонстратора технологии весьма неплохо.
 
Реклама
Растения при фотосинтезе разлагают воду. Углекислоту они связывают высвобождающимся водородом.
Да, кислород из воды. Я не к тому. Утилизация 1 л углекислоты приводит к высвобождению 1 л кислорода.
 
Назад