MOXIE — первые результаты производства кислорода на Марсе

2:38 22/04/2021
Комментарии 15 👁 837

После двухчасового прогрева MOXIE начала производить кислород со скоростью 6 граммов в час. Значение было уменьшено в два раза во время цикла (обозначено как «текущие развертки»), чтобы оценить состояние прибора. После часа работы общее количество произведенного кислорода составило около 5,4 грамма, чего достаточно, чтобы космонавт оставался здоровым в течение примерно 10 минут нормальной активности. Источник: обсерватория Хейстэк Массачусетского технологического института.

Экспериментальный прибор размером с тостер на борту Perseverance под названием Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) выполнил задачу. Испытания прошли 20 апреля, в 60-й марсианский день, с момента приземления миссии 18 февраля.

Хотя демонстрация технологий только начинается, она может проложить путь к тому, чтобы научная фантастика стала научным фактом — изоляция и хранение кислорода на Марсе для ракет, способным поднимать астронавтов с поверхности планеты. Такие устройства также могут однажды обеспечить самих астронавтов пригодным для дыхания воздухом. MOXIE — это исследовательская технология, как и метеостанция Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), и спонсируется Управлением космических технологий НАСА (STMD) и Управлением миссий по исследованию и эксплуатации человека.

«У MOXIE есть над чем поработать, но результаты этой демонстрации технологии многообещающие, поскольку мы приближаемся к нашей цели — однажды увидеть людей на Марсе. Кислород — это не только то, чем мы дышим. Ракетное топливо зависит от кислорода, и будущие исследователи будут зависеть от производства топлива на Марсе, чтобы совершить путешествие домой».

Чтобы сжечь топливо, ракета должна иметь по весу больше кислорода. Чтобы вернуть четырех астронавтов с поверхности Марса в будущей миссии, потребуется примерно 7 метрических тонн ракетного топлива и 25 метрических тонн кислорода. Однако, астронавтам, живущим и работающим на Марсе, для дыхания потребуется гораздо меньше кислорода. «Астронавты, которые проводят на поверхности год, возможно, будут использовать одну метрическую тонну между собой», — сказал Хехт.

Транспортировка 25 тонн кислорода с Земли на Марс будет сложной задачей. Транспортировка кислородного конвертера весом в одну тонну — более крупного и мощного потомка MOXIE, способного производить эти 25 тонн — была бы гораздо более экономичной и практичной.

Атмосфера Марса на 96% состоит из углекислого газа. MOXIE отделяет атомы кислорода от молекул углекислого газа, которые состоят из одного атома углерода и двух атомов кислорода. В атмосферу Марса выбрасывается остаточный продукт — окись углерода.

Процесс преобразования требует высоких уровней тепла, чтобы достичь температуры примерно 800 градусов по Цельсию. Для этого блок MOXIE изготовлен из термостойких материалов. К ним относятся детали из никелевого сплава, напечатанные на 3D-принтере, которые нагревают и охлаждают проходящие через него газы, а также легкий аэрогель, который помогает удерживать тепло. Тонкое золотое покрытие на внешней стороне MOXIE отражает инфракрасное тепло, не позволяя ему излучаться наружу и потенциально повредить другие части Perseverance.

В первом эксперименте производство кислорода MOXIE было довольно скромным — около 5 граммов, что эквивалентно примерно 10 минутам пригодного для дыхания астронавта кислорода. MOXIE предназначен для выработки до 10 граммов кислорода в час.

Эта демонстрация технологии была разработана чтобы убедиться, что прибор переживет запуск с Земли, почти семимесячное путешествие в глубокий космос и приземление с Perseverance 18 февраля. Ожидается, что MOXIE извлечет кислород еще как минимум девять раз в течение Марсианского года (почти два года на Земле).

Эти процессы производства кислорода будут состоять из трех этапов. На первом этапе будет проверяться и охарактеризоваться функция прибора, на втором этапе прибор будет работать в различных атмосферных условиях, например, в разное время суток и сезоны. На третьем этапе, сказал Хехт, «мы будем расширять границы» — опробование новых режимов работы или ввод «новых приёмов, например, эксперимент, в котором мы сравниваем работу при трех или более различных температурах».

«MOXIE — не просто первый прибор для производства кислорода в другом мире», — сказала Труди Кортес, директор по демонстрации технологий в STMD. Это первая в своем роде технология, которая поможет будущим миссиям «жить за счет земли», используя элементы окружающей среды другого мира, также известную как использование ресурсов на месте.

«Он берет реголит, вещество, которое вы находите на земле, и пропускает его через перерабатывающий завод, превращая его в большую структуру, или берет углекислый газ — основную часть атмосферы — и превращает его в кислород», — сказала она. «Этот процесс позволяет нам преобразовать эти многочисленные материалы в полезные вещи: топливо, пригодный для дыхания воздух или, в сочетании с водородом, воду».

Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤

Источник

15 Comments

  1. Виктор Устименко:

    Спутниковая система Сатурна состоит из водяного льда. В перспективе внешние малые спутники Сатурна, как более транспортабельные можно было бы переводить во внутреннюю часть Солнечной системы. О кометах пока не говорю: слишком большие относительные скорости. Нужны расчеты.

    1. В любом случае “энергозатраты” пропорциональны изменению большой полуоси орбиты небесного тела. И, при этом, нет большой разницы между орбитами комет или орбитой Сатурна, возле которого примостились его “транспортабельные ” спутники.

  2. Богдан Павликевич:

    Технология MOXIE пока очень энергозатратная.
    Вся остальная энергопотребляющая деятельность станции прекращается!
    Но полученный принципиальный результат для SpaceX имеет неоцененное значение, за цену которого он НАСА многое дает!
    Главное, что взаимопонимание между частным и государственным бизнесом укрепляются, что открывает неограниченные перспективы.

    2
    1
  3. Виктор Устименко:

    Для транспортировке малых ледяных спутников Сатурна во внутреннюю область Солнечной системы (пояс астероидов), использовать тяготение Юпитера.

    1. Владимир Орис:

      А зачем? Там, что-ли, льда не хватает? В этом поясе воды больше, чем в морях и океанах Земли.

      1
      1
  4. Владимир Орис:

    Интересно сколько кислорода даёт квадратный метр оранжереи с искусственным освещением?( Кроме овощей). Кто-то э то дело измерял? Конечно растения лучше выращивать в эмерсной форме, но при большой влажности. Полки для многих растений можно размещать на расстоянии в 0.3 м. При таком размещении в 1 м3модуля оранжереи можно размещать до 3,0 м2 лотков с растениями. В модуле-оранжерее объёмом 100м2 можно размещать 250-300 м3 лотков с растениями общей площадью листьев(фотосинтетической поверхности) до 500м2. Это могут быть самые разные растения. Овощи листовые(салат, базилик,…), овощи корнеплоды(редис, морковь,…), ягодники (клубника, черника,…), злаки и арахис. Можно выращивать даже кустовые или древесные культуры в сланцевой форме. В хондритах и воде Марса и астероидов есть все необходимые растениям минералы и микроэлементы.П ри таком плотном размещении растений возникнет только одна серьёзная проблема: куда девать лишнее тепло излучаемое светильниками.

    1
    1
  5. Владимир Орис:

    Там конечно же очепятка “… 250-300 м2 лотков…”.

    1
    1
  6. Владимир Орис:

    Для того, чтобы обеспечить электроэнергией одну такую теплицу нужна СЭС площадью от 1000 м2. Максимальный КПД процессов фотосинтеза не более 5%, но они дают незаменимые для гетеротрофных организмов продукты: кислород, белки, жиры и углеводы.

    1
    1
    1. Владимир Орис:

      “…они дают незаменимые для гетеротрофных организмов продукты: кислород, белки, жиры и углеводы.”
      И поэтому, пока не будет изучено и налажено производство растительных продуктов питания и создано необходимое для этого модульное оборудование, о постоянном обитании людей за пределами Земли не стоит и мечтать. А начинать испытания такого оборудования можно даже на Земле. Например в Антарктиде и Заполярье. То, что там сейчас делается в этом направлении – совсем мало, детский лепет.

  7. Виктор Устименко:

    Достоверно доказано наличие подповерхностного льда на Церере, масса которого превосходит массу пресной воды на Земле. На второй по величине Весте о наличии воды на ней ничего не известно. В СМ-углистых хондритах содержание воды доходит 10-15%, но она в связанном состоянии. В каменных и железо-никелевых объектах содержание кислорода невелико.

    1. Богдан Павликевич:

      Ув Виктор Устименко:
      Относительно геохимии Весты
      https://nplus1.ru/news/2017/09/14/vesta-ground-ice.
      Незнание, не значит отсутствие “о наличии воды на ней (Весте) ничего не известно.
      Можете просмотреть интересные выводы
      https://www.nature.com/articles/s41467-017-00434-6

      1
      1
  8. Владимир Орис:

    После взрыва Фаэтона , его ледяные спутники так и продолжают своё вращение в поясе астероидов, а вода улетевшая из тела газового гиганта частично осела на планеты Сатурн, Юпитер, Марс и Землю. Значительное количество воды сконденсировалось на остатках Фаэтона и содержится в виде льда внутри этих остатков.

    1
    1
  9. Виктор Устименко:

    Богдан Павликевич, благодарю Вас за замечание. Посмотрел статью. Вопрос в количестве воды. Масса Цереры в три раза больше, чем у Весты. Средняя плотнось Весты больше, чем у Цереры, соответственно, воды в недрах Весты будет значительно меньше, при условии, что процент содержания веществ тяжелее воды у них примерно одинаков.

    1. Богдан Павликевич:

      Все исследования малых тел Солнечной системы пока ознакомительные.
      Лет через 20-30, после внедрения новых принципов энергообеспечения, они примут прагматический характер.
      Ведь даже программа Asteroid Redirect Mission (ARM) была отложена!
      Планируемый запуск на осень 2021 года отложен.

  10. Виктор Устименко:

    В августе 2022г. НАСА запанировали старт АМС для исследования астероида Психея с орбиты. АМС “Психея” прибудет к (16) Психея и выйдет на орбиту 31 января 2026 года. Психея крупнейший астероид класса М (253км). На ней имеются районы, с высоким содержанием железа и никеля, обнаружено присутствие воды. Программу исследований разработали ученые из Аризонского университета. Космический корабль также будет испытывать экспериментальную технологию лазерной связи под названием Deep Space Optical Communications. Ожидается, что устройство сможет повысить производительность и эффективность связи космического корабля в 10-100 раз по сравнению с обычными средствами. Лазерные лучи от космического корабля будут приниматься наземным телескопом в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

Добавить комментарий