Piękne zdjęcia, czy nawet pierwszy lot drona na Czerwonej Planecie nie robią takiego wrażenia (no, może dron trochę robi), jak wyprodukowanie tlenu na Marsie. To doświadczenie ma kluczowe znaczenie dla sukcesu przyszłej załogowej misji marsjańskiej.
NASA ogłosiła, że sześciokołowy robot zmienił dwutlenek węgla z marsjańskiej atmosfery w tlen. Pierwszy raz coś takiego udało się zrobić na innej planecie niż Ziemia. Dokonano tego przy użyciu aparatu wielkości akumulatora do samochodu o nazwie MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) umieszczonego w przedniej części łazika po jego prawej stronie.
NASA
Przed MOXIE jeszcze wiele pracy, ale udana demonstracja tej technologii faktycznie “przybliża ludzi do Marsa”. O2 nie jest tam tylko potrzebne do oddychania, bez niego nie może działać paliwo rakietowe. Jeżeli nie chcemy, by pierwsza załogowa misja na Marsa była wycieczką w jedną stronę, eksploratorzy Czerwonej Planety muszą mieć możliwość wyprodukowania tlenu na miejscu.
Pierwsze uruchomienie MOXIE to krok w dobrym kierunku. Zbliża nas do możliwości wysłania ludzi na Marsa – prof. Jeffrey Hoffman, MIT
Według wyliczeń NASA, żeby zespół 4 astronautów zdołał opuścić powierzchnię Marsa i wrócić na Ziemię konieczne będzie około 7 ton paliwa rakietowego i 25 ton tlenu. Co ciekawe, pracując przez rok na Marsie ta sama czwórka zużyłaby oddychając jedną tonę metryczną tlenu, czytamy w informacji prasowej. Wysłanie na Marsa 25 ton tlenu jest koszmarnie skomplikowanym zadaniem. Bardziej opłaca się wysłać ważący jedną tonę konwerter 100 razy większy od MOXIE.
Biorąc pod uwagę, że atmosfera Marsa to w 96 proc. dwutlenek węgla, jest z czego czerpać. A MOXIE rozdziela atomy tlenu od atomów węgla. Pozostaje tlen i tlenek węgla. Potrzeba do tego sporo ciepła, bo temperatury rzędu 800 stopni Celsjusza. Dlatego instrument zbudowano z wytrzymałych na rozgrzewanie komponentów m.in. ze stopów niklu czy aerożelu.
Złota warstwa pokrywająca MOXIE z zewnątrz zatrzymuje promieniowanie podczerwone w środku. Gdyby wydostało się na zewnątrz, mogłoby uszkodzić łazik. Podczas eksperymentu konwerter wytworzył 5 gram tlenu, czyli mniej więcej ilość pozwalającą na 10 minut oddychania przez jednego astronautę. Docelowo urządzenie tej skali powinno móc nieprzerwanie produkować 10 gramów tlenu na godzinę.
Przed upływem marsjańskiego roku (dwóch ziemskich) NASA planuje przeprowadzenie przynajmniej 9 dalszych testów z produkcją tlenu. Sprawdzana będzie wydajność urządzenia, także podczas zmiennych warunków atmosferycznych i pór roku.
Komentarz: planetolożka dr Natalia Zalewska z Centrum Badań Kosmicznych PAN
Eksperyment MOXIE produkuje tlen z marsjańskiego dwutlenku węgla na zasadzie elektrolizy, wszystko odbywa się w temperaturze 800 st. C, całość jest nie lada wyzwaniem, ale ma jednoznacznie wykazać, że można go wytworzyć na miejscu. I chociaż w opinii publicznej ten tlen ma posłużyć głównie do oddychania, to ma też inne, wyjątkowo istotne zastosowanie – ma posłuży jako utleniacz do paliwa rakietowego na powrotną drogę na Ziemię. To jest główny cel eksperymentu. Czy astronauci w przyszłych misjach mogliby takim tlenem oddychać? Na pewno tak, ale na razie urządzenie jest za mało wydajne, żeby wyprodukować go w takiej ilości, potrzebnej do przebywania w bazie marsjańskiej przez rok.
Inżynierowie z NASA sugerują, że tlen będzie wytwarzany raczej z lodu znajdującego się pod powierzchnią Marsa lub z lodowców marsjańskich. Poza tym oddychanie samym tlenem przez dłuższy czas jest zabójcze dla organizmu. Możemy tak robić tylko przy obniżeniu ciśnienia do 300 hPa, co powoduje, że tlen przestaje być toksyczny. W innym wypadku konieczne jest oddychanie mieszanką tlenu z azotem, zupełnie jak to ma miejsce na naszej Ziemi. W pewnych warunkach azot może zostać zastąpiony innym gazem np. helem. Na Marsie azot mógłby być pozyskiwany z marsjańskiej atmosfery, gdzie zawartość jego wynosi około 3 procent.
O tym, że chodzi głównie o paliwo rakietowe, najlepiej świadczy fakt, że w wyniku elektrolizy CO2 jako efekt uboczny powstaje CO, czyli niebezpieczny trujący gaz, który byłby wykorzystywałoby się do wytworzenia samego paliwa rakietowego, na przykład metanu (CH4).
Oczywiście nasz marsjański MOXIE to na razie wersja testowa. Jeśli chcemy wyprodukować tlen niezbędny do drogi powrotnej na ziemię, a mowa o 25 tonach tlenu, na Czerwoną Planetę będzie musiało trafić urządzenie wielokrotnie większe niż to, które ma na swoim pokładzie Perseverance.