Есть ли кислород на марсе: есть он там и что известно науке |

Содержание

есть он там и что известно науке

Изучив результаты анализа атмосферных газов, астрономы смогли объяснить таинственные колебания уровня кислорода в атмосфере Красной планеты. Сегодня мы расскажем о том, как обстоят дела с кислородом на Марсе.

Василий Макаров

Состав атмосферы Марса служит источником постоянных сюрпризов для астрономов. Сначала – загадочные перемещения метана, который то исчезает, то появляется вновь. На Марсе не так много кислорода. 95% его атмосферы составляет углекислый газ, а остаток приходится на 2,6% молекулярного азота (N2), 1,9% аргона (Ar), 0,16% молекулярного кислорода (O2) и 0,06% оксида углерода (CO).

Как насытить атмосферу Марса кислородом?

В 2021 году марсоход Perseverance смог впервые добыть кислород из атмосферы красной планеты. Перед отправкой робота снабдили семью научными устройствами. Наиболее интересным для нас в рамках сегодняшней темы является девайс MOXIE. Он представляет собой целую систему, направленную на переработку местных ресурсов в кислород. MOXIE создает кислород на Марсе по принципу деревьев, «вдыхая» углекислый газ.

Давайте разберемся в принципах работы MOXIE по созданию кислорода на Марсе. Аппарат втягивает в себя «воздух» красной планеты насосом, затем с помощью электрохимического процесса отделяет один атом кислорода от каждой молекулы углекислого газа. Для успешного выполнения этой операции нужны высокие температуры — около 800 °C. Пока газы проходят через систему, аппарат анализирует, сколько кислорода произведено и насколько. После каждого теста все газы вентилируются обратно в атмосферу Марса.

Колебания уровня кислорода на Марсе

Недавно исследователи засекли череду повышений и понижений уровня кислорода на Марсе над кратером Гейла в количествах, которые попросту не может объяснить ни один из известных нам химических процессов. Данные об этом поступили на Землю в 2020 году благодаря марсоходу Curiosity, который методично исследовал кратер у подножия горы Шарп. Робот взял пробы не только грунта, но и атмосферных газов, анализируя их с помощью встроенной лаборатории. Отслеживая результаты его работы, ученые не могли не заметить, что с кислородом на планете творится что-то странное.

Атмосферное давление на красной планете меняется в течение года, потому что на зимнем полушарии CO2 замерзает и баланс газов смещается для выравнивания давления воздуха на Марсе. Весной же, когда полярные шапки тают, происходит обратный процесс.

Таким образом, колебания атмосферных газов можно легко предсказать. В данном же случае все они вели себя как полагается, и один лишь кислород проявлял аномальную активность. Дело в том, что весной и летом уровень кислорода повышается примерно на 30%, а осенью возвращается к норме. Из года в год количество кислорода растет, и астрономы никак не могут понять, с чем это связано.

Первую версию, связанную с помехами в оборудовании ровера, астрономы отметают – серия проверок показала, что все работает нормально. Другая возможность заключается в распаде воды и углекислого газа, но и это не соответствует действительности: вода в атмосфере Марса в большом дефиците, а CO2 распадается слишком медленно, чтобы соответствовать наблюдаемым колебаниям.

Кстати, таинственные исчезновения метана могут быть ключом к разгадке тайны. Исследователи не исключают, что фактор, вызывающий колебания метана, также влияет и на кислород на Марсе. Правда, науке не известен ни один химический процесс, который мог бы объяснить подобные смещения. Что это – результат жизнедеятельности некой неизвестной нам органической массы? Геологическая активность? Что-то, что скрывается в глубинах планеты? Нам остается лишь гадать, пока ученые строят теории и последовательно проверяют их с помощью зондов и роверов.

Как думаете, удастся ли ученым выяснить, что происходит с кислородом на Марсе?

Глоток воздуха. Люди добыли кислород на Марсе и учатся выращивать репу

https://ria.ru/20220909/mars-1815118263. html

Глоток воздуха. Люди добыли кислород на Марсе и учатся выращивать репу

Глоток воздуха. Люди добыли кислород на Марсе и учатся выращивать репу — РИА Новости, 09.09.2022

Глоток воздуха. Люди добыли кислород на Марсе и учатся выращивать репу

Небольшой прибор, установленный на марсоходе Perseverance, получил из атмосферы Марса кислород. Впервые на другой планете извлекли ресурс, необходимый для жизни РИА Новости, 09.09.2022

2022-09-09T08:00

2022-09-09T11:06

наука

космос — риа наука

александр железняков

марс

земля

луна

европейское космическое агентство

биология

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/09/07/1815115394_215:0:3856:2048_1920x0_80_0_0_cdb5af273980759b8d286be6bca87247.jpg

МОСКВА, 9 сен — РИА Новости, Николай Гурьянов. Небольшой прибор, установленный на марсоходе Perseverance, получил из атмосферы Марса кислород. Впервые на другой планете извлекли ресурс, необходимый для жизни человека. Как этот эксперимент приближает нас к освоению чужих миров и какие еще исследования ведутся в этом направлении — в материале РИА Новости.Воздух: дерево на МарсеЧтобы колонизировать другую планету, можно привезти ресурсы с собой. Но это затратно. Да и хватит ненадолго. Альтернатива — добывать прямо там. Это обеспечит автономность станции или колонии.Концепцию ISRU (In-Situ Resource Utilization, “потребление на месте”) разрабатывали еще полвека назад. Сегодня уже есть реальные успехи.В августе ученые отчитались об эксперименте MOXIE. Марсоход Perseverance извлек кислород из атмосферы Красной планеты.Марсианский “воздух” пропускали через фильтр, очищая от загрязняющих веществ. Затем твердооксидный электролизер (SOXE) электрохимически расщеплял газ, богатый СО2, на ионы кислорода и монооксид углерода.Устройство запускали семь раз в разное время суток и при разной погоде. При каждом включении MOXIE несколько часов разогревался, потом работал 60 минут, выделяя шесть граммов О2 — как небольшое дерево (человек на Земле в состоянии покоя за такой же период потребляет около 17 граммов кислорода). Таким образом ученые доказали, что прибор действует при любом состоянии изменчивой марсианской атмосферы.“Такие или аналогичные устройства пригодятся для экспедиции на Марс. А вот с другими планетами сложнее. Это очень затратно. Устройства нужно доставить, развернуть, обслуживать. Пройдут, наверное, столетия, прежде чем создадут системы, способные вырабатывать кислород на целое поселение”, — говорит РИА Новости историк космонавтики Александр Железняков.Энергия: бесполезный ветерКислород на Марсе нужен не только для дыхания — в жидком виде его используют в ракетных двигателях.Заправить планетолет горючим для путешествия в один конец не проблема. Но в случае пилотируемой миссии предстоит обратный путь. И здесь возникает ряд инженерных трудностей. Топлива потребуется больше — значит, увеличатся размеры корабля, что, в свою очередь, значительно повысит расход горючего и так далее.По мнению разработчиков MOXIE, увеличенная версия прибора сможет непрерывно производить кислород со скоростью нескольких сотен деревьев. Этого хватит не только для дыхания, но и для заправки ракеты.Пилотируемой миссии (и тем более колонии) нужен источник энергии. Самый простой вариант — привезти с собой компактный ядерный реактор.Но это для кратковременной экспедиции. При колонизации помогут возобновляемые источники. Марсоходы уже используют солнечную энергию. Хотя светило дает Красной планете на 43 процента меньше, чем Земле, большие по площади солнечные фермы были бы достаточно эффективны, считает Железняков.А вот ветряки там неактуальны, разве что в качестве дублирующей системы. Атмосфера слишком разреженная.Пока мы слишком мало знаем о Марсе, чтобы судить о перспективах геотермальной энергетики. Есть некоторые обнадеживающие признаки: в атмосфере фиксируют выбросы метана, аппараты на поверхности регистрируют подземные толчки. Если планета не мертва, колонисты смогут закачивать в недра жидкость, чтобы она, испаряясь, вращала турбину. Причем дефицитная вода не понадобится — подойдет и жидкий углекислый газ, с которым на Марсе проблем не предвидится. Вода: ни выпить, ни искупатьсяПодготовка к пилотируемым полетам на другие планеты напрямую связана с поисками воды. Так, в ходе миссии Artemis астронавты высадятся в районе южного полюса Луны, богатого залежами h3O. Результаты их работы лягут в основу программы освоения Марса.Добыча воды на месте — необходимое условие долговременного пребывания человека на Красной планете. Известно, что в жидком виде ее там нет. По крайней мере на поверхности, поскольку быстро испаряется из-за тонкой атмосферы. Но водяного льда достаточно — главным образом в полярных областях. Например, им полностью заполнен объемный кратер Королева.Орбитальное зондирование позволило предположить, что вода есть и в марсианских недрах. Льда много в приповерхностных слоях. Молекулы h3O встречаются и в горных породах. Европейское космическое агентство в августе представило обновленную карту гидратированных минералов Марса.Пока неясно, удастся ли извлекать из них воду. Но они интересны и как потенциальные строительные материалы для поселений. Не исключено, что колонию создадут в одной из этих точек.Есть надежда, что в жидком виде вода есть в подземных резервуарах или водоносных горизонтах. Теоретически можно получать ее и химическим способом из атмосферы.Еда: репка в реголитеКолонизаторам потребуется и продовольственное самообеспечение — как в фильме “Марсианин”, где главный герой выращивал в теплице картошку. Недавно группа исследователей из Университета штата Айова повторила этот сюжет — причем с более широким набором сельскохозяйственных культур.Ученые сымитировали марсианскую почву — базальтовый грунт. В нем нет питательных элементов, которые нужны растениям. Выяснилось, что репа, салат и редис в таких условиях всходят плохо. А вот люцерна — трава из семейства бобовых — прижилась. После нее “марсианский” грунт стал более привлекательным и для овощей: репа, выращенная затем на том же участке, улучшила урожайность на 311 процентов.Огород нужно поливать. Но вода в марсианских льдах слишком соленая. В имитационные образцы добавили опресняющие бактерии Synechococcus, отфильтровали, пропустив через груду базальтовых камней. И проблема полива была решена.Считать применявшийся в эксперименте грунт аналогом марсианского можно только очень условно, считает Железняков. По его словам, пока мы плохо понимаем, что представляет из себя марсианская почва.“Это только подобие, отражающее наше нынешнее представление. Станции на поверхности планеты изучают грунт недостаточно комплексно. Нужны исследования в земных лабораториях, и не миллиграммов, а большого количества, причем взятого в разных климатических поясах. Пока же все это теория”, — говорит он.Образцы марсианского реголита прямо сейчас собирает Perseverance. А ученые продолжают теоретизировать. Некоторые предполагают, что на Красной планете уже с помощью имеющихся технологий можно производить бетон, металл, пластмассу и даже элементы для солнечных панелей. Звучит фантастически, но и получение кислорода на Марсе когда-то представлялось чем-то невероятным. А теперь это реальность.

https://ria.ru/20220714/mars-1802264868.html

https://ria.ru/20220719/zevs-1803244686. html

https://ria.ru/20220619/ross-1796203043.html

марс

земля

луна

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/09/07/1815115394_670:0:3401:2048_1920x0_80_0_0_974053d50450d8c1f5b5a2d0a22b4355. jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос — риа наука, александр железняков, марс, земля, луна, европейское космическое агентство, биология, энергетика

Наука, Космос — РИА Наука, Александр Железняков, Марс, Земля, Луна, Европейское космическое агентство, биология, Энергетика

МОСКВА, 9 сен — РИА Новости, Николай Гурьянов. Небольшой прибор, установленный на марсоходе Perseverance, получил из атмосферы Марса кислород. Впервые на другой планете извлекли ресурс, необходимый для жизни человека. Как этот эксперимент приближает нас к освоению чужих миров и какие еще исследования ведутся в этом направлении — в материале РИА Новости.

Воздух: дерево на Марсе

Чтобы колонизировать другую планету, можно привезти ресурсы с собой. Но это затратно. Да и хватит ненадолго. Альтернатива — добывать прямо там. Это обеспечит автономность станции или колонии.

Концепцию ISRU (In-Situ Resource Utilization, “потребление на месте”) разрабатывали еще полвека назад. Сегодня уже есть реальные успехи.

В августе ученые отчитались об эксперименте MOXIE. Марсоход Perseverance извлек кислород из атмосферы Красной планеты.

Прибор MOXIE для проверки возможности выработки кислорода из атмосферы Марса

Марсианский “воздух” пропускали через фильтр, очищая от загрязняющих веществ. Затем твердооксидный электролизер (SOXE) электрохимически расщеплял газ, богатый СО2, на ионы кислорода и монооксид углерода.

Устройство запускали семь раз в разное время суток и при разной погоде. При каждом включении MOXIE несколько часов разогревался, потом работал 60 минут, выделяя шесть граммов О2 — как небольшое дерево (человек на Земле в состоянии покоя за такой же период потребляет около 17 граммов кислорода). Таким образом ученые доказали, что прибор действует при любом состоянии изменчивой марсианской атмосферы.

“Такие или аналогичные устройства пригодятся для экспедиции на Марс. А вот с другими планетами сложнее. Это очень затратно. Устройства нужно доставить, развернуть, обслуживать. Пройдут, наверное, столетия, прежде чем создадут системы, способные вырабатывать кислород на целое поселение”, — говорит РИА Новости историк космонавтики Александр Железняков.

14 июля, 08:00Наука

Интригующие открытия. Что нашли в марсианском грунте

Энергия: бесполезный ветер

Кислород на Марсе нужен не только для дыхания — в жидком виде его используют в ракетных двигателях.

Заправить планетолет горючим для путешествия в один конец не проблема. Но в случае пилотируемой миссии предстоит обратный путь. И здесь возникает ряд инженерных трудностей. Топлива потребуется больше — значит, увеличатся размеры корабля, что, в свою очередь, значительно повысит расход горючего и так далее.

По мнению разработчиков MOXIE, увеличенная версия прибора сможет непрерывно производить кислород со скоростью нескольких сотен деревьев. Этого хватит не только для дыхания, но и для заправки ракеты.

Пилотируемой миссии (и тем более колонии) нужен источник энергии. Самый простой вариант — привезти с собой компактный ядерный реактор.

Состав атмосферы Марса

Но это для кратковременной экспедиции. При колонизации помогут возобновляемые источники. Марсоходы уже используют солнечную энергию. Хотя светило дает Красной планете на 43 процента меньше, чем Земле, большие по площади солнечные фермы были бы достаточно эффективны, считает Железняков.

А вот ветряки там неактуальны, разве что в качестве дублирующей системы. Атмосфера слишком разреженная.

Пока мы слишком мало знаем о Марсе, чтобы судить о перспективах геотермальной энергетики. Есть некоторые обнадеживающие признаки: в атмосфере фиксируют выбросы метана, аппараты на поверхности регистрируют подземные толчки. Если планета не мертва, колонисты смогут закачивать в недра жидкость, чтобы она, испаряясь, вращала турбину. Причем дефицитная вода не понадобится — подойдет и жидкий углекислый газ, с которым на Марсе проблем не предвидится.

19 июля, 08:00Наука

«Частично уже готов»: для чего Россия запустит в космос ядерный реактор

Вода: ни выпить, ни искупаться

Подготовка к пилотируемым полетам на другие планеты напрямую связана с поисками воды. Так, в ходе миссии Artemis астронавты высадятся в районе южного полюса Луны, богатого залежами h3O. Результаты их работы лягут в основу программы освоения Марса.

Добыча воды на месте — необходимое условие долговременного пребывания человека на Красной планете. Известно, что в жидком виде ее там нет. По крайней мере на поверхности, поскольку быстро испаряется из-за тонкой атмосферы. Но водяного льда достаточно — главным образом в полярных областях. Например, им полностью заполнен объемный кратер Королева.

Кратер Королева

Орбитальное зондирование позволило предположить, что вода есть и в марсианских недрах. Льда много в приповерхностных слоях. Молекулы h3O встречаются и в горных породах. Европейское космическое агентство в августе представило обновленную карту гидратированных минералов Марса.

Карта минералов Марса

Пока неясно, удастся ли извлекать из них воду. Но они интересны и как потенциальные строительные материалы для поселений. Не исключено, что колонию создадут в одной из этих точек.

Есть надежда, что в жидком виде вода есть в подземных резервуарах или водоносных горизонтах. Теоретически можно получать ее и химическим способом из атмосферы.

Еда: репка в реголите

Колонизаторам потребуется и продовольственное самообеспечение — как в фильме “Марсианин”, где главный герой выращивал в теплице картошку. Недавно группа исследователей из Университета штата Айова повторила этот сюжет — причем с более широким набором сельскохозяйственных культур.

Ученые сымитировали марсианскую почву — базальтовый грунт. В нем нет питательных элементов, которые нужны растениям. Выяснилось, что репа, салат и редис в таких условиях всходят плохо. А вот люцерна — трава из семейства бобовых — прижилась. После нее “марсианский” грунт стал более привлекательным и для овощей: репа, выращенная затем на том же участке, улучшила урожайность на 311 процентов.

Огород нужно поливать. Но вода в марсианских льдах слишком соленая. В имитационные образцы добавили опресняющие бактерии Synechococcus, отфильтровали, пропустив через груду базальтовых камней. И проблема полива была решена.

Считать применявшийся в эксперименте грунт аналогом марсианского можно только очень условно, считает Железняков. По его словам, пока мы плохо понимаем, что представляет из себя марсианская почва.

“Это только подобие, отражающее наше нынешнее представление. Станции на поверхности планеты изучают грунт недостаточно комплексно. Нужны исследования в земных лабораториях, и не миллиграммов, а большого количества, причем взятого в разных климатических поясах. Пока же все это теория”, — говорит он.

Образцы марсианского реголита прямо сейчас собирает Perseverance. А ученые продолжают теоретизировать. Некоторые предполагают, что на Красной планете уже с помощью имеющихся технологий можно производить бетон, металл, пластмассу и даже элементы для солнечных панелей. Звучит фантастически, но и получение кислорода на Марсе когда-то представлялось чем-то невероятным. А теперь это реальность.

19 июня, 08:00Наука

Полезнее для страны, опаснее для людей: что известно о станции РОСС

Эксперимент по использованию ресурсов Марса на месте (MOXIE)

Перейти к основному содержанию

Космический корабль
› Инструменты

Резюме
Масштаб-Z
МЕДА
МОКСИ
ПИКСЛ
РИМФАКС
ШЕРЛОК
Суперкам

Резюме
Для ученых

MOXIE спущен в марсоход: Техники в чистой комнате осторожно опускают инструмент Mars Oxygen In Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) в брюхо марсохода Perseverance. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech. Полное изображение и подпись ›

Эксперимент по использованию ресурсов кислорода на Марсе, или MOXIE, помогает НАСА подготовиться к исследованию Марса людьми. MOXIE проверит, как будущие исследователи смогут производить кислород из марсианской атмосферы в качестве топлива и для дыхания.

Технические характеристики

Основная работа	Для производства кислорода из марсианской атмосферы углекислого газа
Местоположение	Внутри ровера (спереди, справа)
Масса	Около 2,4 фунта (17,1 кг)
Вес	37,7 фунтов на Земле, 14,14 фунтов на Марсе
Мощность	300 Вт
Том	9,4 х 9,4 х 12,2 дюйма (23,9 х 23,9 х 30,9 см)
Скорость производства кислорода	Не менее 0,022 фунта в час (до 10 грамм в час)
Время работы	Приблизительно один час производства кислорода (O ₂ ) за эксперимент, запланированный с перерывами в течение всей миссии.

«Чтобы поддержать миссию человека на Марс, нам нужно доставить с Земли много вещей, таких как компьютеры, скафандры и жилые помещения. Но кислород? игра.»
— Джефф Хоффман, заместитель главного исследователя MOXIE

5 вещей, которые нужно знать

Кислород на Марсе встречается редко
На Марсе меньше 1% воздуха, чем на Земле, а углекислый газ составляет около 96% его содержания на Марсе. Кислорода всего 0,13% по сравнению с 21% в атмосфере Земли. Если нам нужен кислород на Марсе, мы должны либо принести его с собой, либо сделать сами.

Для горения топлива нужен кислород
На Земле мы всегда получаем энергию от реакции между кислородом и любым топливом, которое мы используем — будь то бревно в костре или бензин в автомобильном баке. Кислород весит в несколько раз больше, чем топливо, которое он сжигает, что не является проблемой на нашей планете. Однако, когда нам нужно взять его с собой в другое место в космосе, нам нужно много думать об этом весе и других факторах.

MOXIE производит кислород «из воздуха»
Топливу для горения нужен кислород — например, на Земле кислород постоянно превращается в углекислый газ животными, пожарами или другими химическими реакциями. Растения и деревья используют воду и солнечный свет для преобразования углекислого газа обратно в кислород, пополняя воздух. На Марсе MOXIE также производит кислород из углекислого газа примерно в том же количестве, что и дерево скромных размеров, хотя и использует совершенно другой процесс.

MOXIE — масштабная модель будущего большого MOXIE
Для запуска с Марса небольшой группе людей-исследователей потребуется от 25 до 30 тонн кислорода, что примерно равно весу тягача с прицепом! Для производства такого количества кислорода потребуется электростанция мощностью от 25 000 до 30 000 Вт. Энергосистема Perseverance обеспечивает только около 100 Вт, поэтому MOXIE может производить лишь небольшую часть кислорода, который потребуется для производства будущего «Big MOXIE».

MOXIE — это «техническая демонстрация»
НАСА использует технические демонстрации или технические демонстрации, когда недостаточно просто протестировать критически важную технологию в лаборатории и ее необходимо проверить в ходе реальной миссии.

История названия

MOXIE расшифровывается как M ars OX ygen I SRU E эксперимент. ISRU — это еще одна аббревиатура In Situ Resource Utilization, которая представляет собой технический способ описания того, что большинство из нас называет «жизнью за счет земли».

Слово «мокси», используемое для описания мужественного и дерзкого человека, произошло от одноименного безалкогольного напитка. Безалкогольный напиток Moxie был изобретен в конце 1800-х годов в Лоуэлле, штат Массачусетс, недалеко от Массачусетского технологического института. Обсерватория Стога сена, где работает главный исследователь MOXIE. Вы все еще можете купить Moxie в Новой Англии, и он считается официальным напитком штата Мэн.

Связь с безалкогольными напитками на этом не заканчивается. По некоторым данным, компания Moxie первой в США начала использовать углекислый газ (CO ₂) для приготовления газированных напитков. На Марсе MOXIE первым использует углекислый газ для производства чего угодно. Другое соединение более техническое. Всякий раз, когда мы запускаем MOXIE, нам нужно быть очень осторожными с настройками, чтобы убедиться, что мы производим только монооксид углерода (CO), а не чистый углерод, который может его разрушить. Этот разрушительный процесс называется «коксованием». Сам нагар называется – кокс.

Все о MOXIE

Что делает МОКСИ?
По сравнению с тем, к чему мы привыкли на Земле, воздух на Марсе очень разрежен. На самом деле на поверхности Марса воздуха на 1% меньше, чем на Земле, и посещение Марса будет похоже на полет на воздушном шаре на высоте 100 00 футов. И воздух не только разрежен, но и почти полностью состоит из углекислого газа (CO ₂).
На Земле мы можем благодарить мириады форм жизни за кислород в нашей атмосфере, который наше тело жадно поглощает с каждым вдохом. Повсюду вокруг нас деревья и растения заняты очисткой от CO 9.0102 2 из нашей атмосферы и превращая его в полезный кислород, в то же время поглощая воду и превращая ее в химические вещества, необходимые растениям для жизни. Марсу не так повезло, поэтому, если нам нужен кислород на Марсе, нам придется делать его самим. Это то, что MOXIE делает.
Что такое ИСРУ?
«I» в MOXIE означает ISRU или использование ресурсов на месте. «На месте» относится к вещам, которые есть — в данном случае на Марсе. Использование ресурсов означает использование этого материала для каких-то продуктивных целей, обычно для создания чего-то, что в противном случае нам пришлось бы брать с собой. Другими словами, жить за счет земли (смеется). Возможно, аббревиатура LOL была бы лучше, чем ISRU, но это уже занято! Одним из примеров ISRU может быть изготовление кирпичей из марсианской почвы и использование кирпичей для строительства зданий. Другой пример — производство кислорода из разреженного марсианского воздуха.
Как работает МОКСИ?
MOXIE является примером «твердооксидного электролизера», который представляет собой топливный элемент, работающий в обратном направлении. В топливном элементе топливо и кислород реагируют с образованием энергии (электричества) и стабильного химического продукта. Наиболее распространенным примером является водородный топливный элемент, используемый в некоторых автомобилях, который объединяет водород и кислород для производства воды и электричества. Водородный элемент этого типа, напротив, начал бы с воды и использовал бы электричество, чтобы снова превратить ее в водород и кислород. Два устройства, топливный элемент и электролизер, являются почти идентичными устройствами, работающими совершенно по-разному.
Использование воды для производства кислорода на Марсе было бы отличной идеей, если бы у нас был легкий доступ к воде. Но чтобы получить воду, нам пришлось бы отправиться на крайний север или юг, чтобы найти лед или добывать лед, погребенный глубоко в земле. К счастью, вокруг нас есть еще один источник кислорода в виде углекислого газа, из которого состоит большая часть марсианского воздуха. Таким образом, вместо использования водорода MOXIE является примером твердооксидного электролизера, который использует углекислый газ для получения моноксида углерода и кислорода.
Зачем нам кислород на Марсе?
Первому человеческому экипажу, который отправится на Марс, потребуется много кислорода для дыхания, от 2 до 3 тонн. Наши тела используют этот кислород для сжигания нашего топлива, которое мы называем «еда», чтобы производить энергию, которая поддерживает нас в течение всего дня. Но не только люди нуждаются в кислороде. Почти все, что использует топливо для производства энергии, использует кислород для сжигания этого топлива, будь то автомобиль, костер или ракета. И получается, что кислород, который на Земле мы получаем бесплатно из воздуха, на самом деле весит намного больше, чем само топливо.
Когда мы отправим первый экипаж на Марс, нам нужно будет подумать о том, как вернуть его домой по окончании визита. И самым большим потребителем кислорода за все время их пребывания на Марсе будет ракета, которая доставит их обратно на орбиту. В то время как астронавты могут вдохнуть от 2 до 3 тонн кислорода за 18 месяцев пребывания на планете, для подъемной ракеты потребуется от 25 до 30 тонн.
Сколько кислорода производит MOXIE?
MOXIE был разработан для производства не менее 6 граммов кислорода в час. Максимум, что он может сделать, это 12 граммов в час, хотя CO 9 недостаточно.0102 2 на нашем высокогорном кратере Джезеро, чтобы сделать гораздо больше, чем 10. Для сравнения, вы, вероятно, используете около 10 граммов в час, пока читаете это объяснение (если только вы не едете на велотренажере, пока вы читаем)!
Почему так мало? Требуется много энергии, чтобы разделить молекулы CO ₂, а марсоход Perseverance обеспечивает только около 100 Вт. Это не намного больше, чем компьютер, на котором вы это читаете. Если мы собираемся производить полезное количество кислорода в будущем, нам понадобится гораздо более мощная электростанция.
Как выглядит забег MOXIE?
«Твердый оксид» в ячейке твердооксидного электролизера представляет собой керамику, состоящую в основном из диоксида циркония, которая нагревается до 1472 градусов по Фаренгейту (800 градусов по Цельсию) в специальной миниатюрной печи. Когда MOXIE работает, он сначала должен нагреть эту керамику до рабочей температуры. Это занимает около двух часов. В батареях марсохода осталось достаточно заряда, чтобы вырабатывать кислород в течение примерно часа после этого. В течение этого часа мы иногда меняем напряжение или скорость компрессора, чтобы больше узнать об инструменте.
Когда MOXIE работает, в Perseverance делается очень мало. Мощности не хватит ни для привода, ни для шлифовки камней, ни даже для того, чтобы очень долго эксплуатировать другие инструменты. Так что MOXIE запускается не очень часто, может быть, раз в один-два месяца.
Что мы надеемся узнать от MOXIE?
Основная задача
MOXIE — показать, что мы можем положиться на эту технологию, чтобы сохранить жизнь будущим экипажам астронавтов и благополучно вернуть их домой. Это трудная задача. Но более того, мы надеемся узнать много технических подробностей о том, как построить эту гораздо более крупную будущую систему MOXIE. С этой целью мы включили в MOXIE множество датчиков и элементов управления, которые помогают нам узнать, насколько хорошо работает MOXIE и как его улучшить.
Как бы выглядел полноразмерный MOXIE?
Земля и Марс отправляются в путешествие каждые 26 месяцев. Когда мы отправляем команду астронавтов на Марс, одна из идей состоит в том, чтобы отправить все, что им понадобится — жилье, вездеходы, электростанцию и, возможно, «Большой МОКСИ» — при одной возможности запуска, а затем отправить астронавтов. при следующей возможности, 26 месяцев спустя. Если мы это сделаем, то база будет стоять на месте примерно 20 месяцев до того, как астронавты отправятся в путешествие. Целью Big MOXIE будет производство и хранение всего кислорода, необходимого астронавту и его ракете для их миссии, еще до их запуска. Это означает, что Big MOXIE должен будет производить от 2000 до 3000 граммов кислорода в час, по сравнению с 6-10 граммами, которые производит нынешний MOXIE. И это нужно будет делать днем и ночью, без остановки, большую часть 20 месяцев.
Мы ожидаем, что астронавтам потребуется не менее 25 киловатт энергии для их миссии, и что Большой МОКСИ полагается на возможность использовать эту силовую установку для производства кислорода до прибытия астронавтов. Мы также ожидаем, что Big MOXIE будет размером с небольшой морозильный ларь и будет весить около 1 тонны.

Устройство размером с коробку для завтрака производит кислород на Марсе | Умные новости

Участники проекта НАСА «Марс 2020» опускают прибор, производящий кислород, под названием MOXIE, в марсоход Perseverance Mars Rover в марте 2019 года..
НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт

Если люди когда-нибудь отправятся на Марс, им нужно будет откуда-то получать кислород. По сравнению с земной атмосферой, которая состоит из 21% кислорода, атмосфера Красной планеты содержит мизерные 0,16% кислорода.

Теперь, благодаря прибору размером с коробку для завтрака на борту марсохода НАСА «Настойчивость», у нас может появиться шанс получить больше пригодного для дыхания газа на Марсе. Согласно статье, опубликованной на прошлой неделе в журнале 9, устройство успешно произвело кислород из марсианской атмосферы в ходе семи различных испытаний, проведенных в 2021 году.0228 Научные достижения .

Если астронавты отправятся на Марс, им потребуется кислород для дыхания. Но им также понадобится газ для заправки ракет, чтобы вернуться на Землю, сообщает Vice из Сара Уэллс. Майкл Хехт, главный исследователь проекта и научный сотрудник Массачусетского технологического института, сообщил Vice в электронном письме, что «только для запуска на орбиту ракете потребуется в десять раз больше кислорода, чем от четырех до шести астронавтов за 18 месяцев». на Марсе.

Теоретически НАСА может отправить кислород с Земли на Красную планету, но для этого потребуются многократные дорогостоящие запуски ракет, рассказал Джеффри Хоффман, заместитель главного исследователя проекта. 0228 Washington Post ’s Праншу Верма. Но использование этого прибора для производства кислорода на месте будет дешевле, говорит Хоффман, аэрокосмический инженер из Массачусетского технологического института и бывший астронавт НАСА.

Прибор, названный MOXIE, или эксперимент по использованию ресурсов кислорода на месте, во время испытаний смог производить шесть граммов кислорода в час — примерно со скоростью небольшого дерева, согласно пресс-релизу.

MOXIE производит кислород, сжимая и нагревая углекислый газ из атмосферы Марса почти до 1500 градусов по Фаренгейту, заставляя его расщепляться на ионы кислорода и окись углерода, за Тиски . Затем устройство рекомбинирует ионы кислорода, чтобы сделать пригодный для дыхания и горючий газообразный кислород. Хехт сообщает Vice , что побочные продукты процесса не вредны для марсианской атмосферы.

Этими экспериментами MOXIE доказал, что может работать надежно, рассказывает Хект Insider Паола Роза-Акино. В ходе испытаний, проведенных в различных условиях, небольшое устройство произвело в общей сложности 100-минутное количество пригодного для дыхания кислорода для одного астронавта. Он работал предсказуемо днем и ночью, при различных экстремальных температурах и после пыльной бури, за 9 часов.0228 New Scientist Джеклин Кван. «Единственное, что мы не продемонстрировали, — это бег на рассвете или в сумерках, когда температура существенно меняется», — говорит Хект в пресс-релизе.

Различные компоненты внутри контейнера MOXIE.

НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт

Но для того, чтобы производить достаточное количество кислорода для поддержки миссии на Марс и отправки людей обратно на Землю, Хоффман сообщает Post , что такому устройству, как MOXIE, потребуется производить по крайней мере от 4,5 до 6,5 фунтов кислорода в час, что «было бы требуют масштабирования в несколько сотен раз», — говорит он. В настоящее время исследователи работают над созданием более крупного устройства размером около кубического метра.0228 Новый ученый .

Чтобы поддерживать пилотируемую миссию, более крупное устройство должно работать непрерывно в течение 400 дней, говорит Джеральд Сандерс из Космического центра Джонсона НАСА в Техасе, который не является одним из авторов новой статьи, в New Scientist . «Это много часов, чтобы потратить на оборудование, независимо от технологии», — говорит он изданию.

Хехт сообщает Insider , что масштабирование технологии не должно быть слишком сложным. Но Сандерс указывает на New Scientist , что могут возникнуть некоторые проблемы, такие как управление внутренней температурой более крупного устройства.

В настоящее время НАСА тестирует оборудование, необходимое для этой более крупной версии MOXIE, согласно New Scientist . Будущее MOXIE «это то, что действительно имеет значение», — говорит Хект Insider .