В июне марсоход Perseverance смог добыть рекордный объём кислорода из атмосферы Красной планеты с помощью небольшого, размером с тостер, инструмента MOXIE (Mars Oxygen In Situ Resource Utilization Experiment). На этот раз получено вдвое больше этого критически необходимого для будущих колонистов газа, чем в ходе предыдущего эксперимента.

MOXIE. Источник изображения: NASA

Кислород может использоваться не только астронавтами для дыхания, но и, например, в качестве компонента ракетного топлива. Несмотря на то, что атмосфера Марса очень разрежена, для первых колонистов её будет более чем достаточно для получения важных химических элементов.

По словам научного руководителя проекта MOXIE Майкла Хехта (Michael Hecht), речь идёт о рискованном эксперименте, в ходе которого инструмент MOXIE работал с повышенной мощностью и вполне мог выйти из строя. Эксперимент продолжался 58 минут 6 июня. Если в норме от MOXIE требуется генерировать 6 г кислорода в час, то в этом случае получилось добыть вдвое больше. Это был уже 15-й запуск аппарата после начала работы 20 апреля 2021 года. По мнению учёных, эксперимент позволил найти способы более эффективной работы на Марсе, добывая больше кислорода, чем планировалось.

MOXIE весит приблизительно 18 кг и разработан для преобразования марсианского воздуха с использованием специального насоса и электрохимического модуля для отделения атомов кислорода от каждой молекулы углекислого газа. В качестве сопутствующего продукта получается окись углерода, а также остаток твёрдого углерода, способный нарушить работу устройства. Поэтому для сохранения работоспособности требуется строгий контроль напряжения для обеспечения стабильной высокотемпературной работы модуля при получении кислорода.

Установка MOXIE в марсоход. Источник изображения: NASA

В 2021 году MOXIE запускался семь раз и работал по часу, в основном для того, чтобы доказать способность функционировать в разных условиях в течение марсианского года, длящегося почти вдвое дольше земного. В 2022 году разработчики MOXIE сфокусировались на проверке максимальных возможностей модуля. В целом на 14 предыдущих запусков пришлось до 1 тыс. минут рабочего времени. Хотя результаты произвели большое впечатление на учёных, финансирование проекта MOXIE должно закончиться в конце текущего года, поэтому лаборатория Массачусетского технологического института (MIT), отвечающая за эксплуатацию, ищет новых партнёров.

Так или иначе, учёные уверены, что успех генератора кислорода приведёт к разработке полномасштабной системы, которая обеспечит выделение 25–30 т кислорода для поддержания марсианских миссий с участием людей. Для этого оборудованию придётся работать не по часу за раз, а непрерывно, до 10 тыс. часов. Считается, что чрезвычайно важно узнать пределы возможностей MOXIE до того, как тот выйдет из строя — на Марсе второй шанс не предусмотрен. Не исключается, что к работе в «турборежиме» вернутся через год, чтобы оценить степень износа оборудования и эффект воздействия на него окружающей среды.

Учёные космического центра имени Линдона Джонсона (JSC) при NASA успешно провели опыт по выработке кислорода из искусственного лунного грунта в вакууме. При нагреве лунной пыли учёные добились выделения из неё угарного газа, из которого впоследствии удалось выделить кислород. Это поможет в поддержании жизни на Луне.

Источник изображения: nasa.gov

Возможность производства кислорода непосредственно на Луне будет иметь решающее значение для планов по строительству лунной базы в рамках американской программы Artemis — учёные NASA стремятся обеспечить возможность сбора и производства ресурсов на месте, что позволит неограниченно поддерживать миссии.

Опыт был проведён специалистами команды Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) при NASA с использованием установки Dirty Thermal Vacuum Chamber. В сферической вакуумной камере диаметром 4,6 м при помощи мощного лазера имитировался концентрированный солнечный свет — он запустил процесс карботермического восстановления. В разработанном компанией Sierra Space реакторе поддерживалось постоянное давление, благодаря чему была предотвращена утечка газа, а отработанный материал свободно выходил из зоны реакции. В результате удалось зафиксировать выход угарного газа.

По шкале стандартов технической готовности NASA технология признана соответствующей требованиям для реальных полётов — она может быть включена в программу Artemis. Полученный на Луне кислород сможет использоваться как для дыхания, так и для изготовления ракетного топлива.