MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) je experiment na Marsu s kyslíkem, technologický demonstrátor pro testování možnosti generování kyslíku z marťanské atmosféry [1] , nainstalovaný na vozítku Perseverance . V budoucích misích s lidskou posádkou bude potřeba kyslík jako okysličovadlo paliva a dýchání astronautů, aby byly mise nezávislé na dodávkách kyslíku ze Země.
MOXIE je jedním z mnoha experimentů NASA In-Situ Resource Utilization (ISRU) a prvním, který byl proveden v reálných podmínkách přímo na Marsu.
Zařízení bylo vyvinuto pod vedením Michaela Hechta na Massachusetts Institute of Technology [2] .
Účelem MOXIE je otestovat proveditelnost výroby kyslíku z atmosféry Marsu, což je 96% oxid uhličitý . Kontrola by měla být provedena nejméně 10krát v různých denních dobách a v různých ročních obdobích při průměrném atmosférickém tlaku 5 mm Hg. a průměrná teplota pro kráter "Ezero" je 0°C. Předpokládá se, že vyprodukuje až 10 gramů kyslíku za hodinu s čistotou 98 % [3] . Pokud bude experiment úspěšný, bude možné vytvořit velkou instalaci s malou elektrárnou, která dokáže vyrobit alespoň dva kilogramy kyslíku za hodinu, aby zajistila život astronautů na Marsu.
Celková hmotnost zařízení je 17,1 kg, rozměry - 23,9 × 23,9 × 30,9 cm, příkon - 300 W; zařízení je funkční při tlaku 2 až 12 mm Hg.
MOXIE extrahuje kyslík z atmosféry pomocí elektrolýzy pevných oxidů.
Cyklus výroby kyslíku začíná provozem vzduchového kompresoru a prachových filtrů , kterými do kompresoru vstupuje marťanský vzduch. MOXIE používá kompresor typu scroll , ve kterém jsou dva prvky scroll spojeny do jednoho systému. Úkolem kompresoru je zvýšit tlak nasávaného vzduchu k Zemi (atmosféra Marsu je asi 100krát vzácnější než zemská a průměrný atmosférický tlak je 700–800krát nižší) a nasměrovat jej do bloku tepla. výměníků vytištěných na 3D tiskárně [4] . V nich se marsovský vzduch stlačený na hustotu zemské atmosféry ohřívá na teplotu asi 800 °C, která je nezbytná pro elektrolýzu pevných oxidů. Poté elektrolyzéry s pevným oxidem (skládající se z oxidu zirkoničitého stabilizovaného malým množstvím skandia - materiál je známý jako ScSZ) rozkládají oxid uhličitý a odstraňují z něj jeden atom kyslíku. Vedlejší produkt reakce, oxid uhelnatý, se uvolňuje zpět do atmosféry planety [5] [6] .
Vysoké teploty plynu ve výměnících tepla je dosaženo elektrickým ohřevem. MOXIE spotřebuje více energie, než generuje RTG roveru (300W versus 110W). Aby se zabránilo roztavení a korozi blízkých přístrojů roveru, je MOXIE zapouzdřen v pozlaceném plášti z hliníkové slitiny.
Podle vývojářů bude během následujících dvou let zařízení fungovat celkem asi 10 hodin [7] . Celá série experimentů je rozdělena do tří etap. V první fázi bude zkontrolována funkčnost zařízení, ve druhé bude zařízení pracovat v různých atmosférických podmínkách, například v různou denní dobu a v různých ročních obdobích. Ve třetí fázi budou kombinovány provozní režimy a budou prováděny experimenty s výkonem zařízení při různých teplotách. Složení požadovaných dat souvisí se zvláštnostmi počasí na Marsu: výraznými denními teplotními výkyvy, prudkými poklesy tlaku spojené s prachovými bouřemi a sezónními změnami. Takové podmínky vedou k nutnosti testování během celého marťanského roku (dva pozemské roky). Získaná data budou nakonec využita při návrhu a vývoji budoucích systémů, které budou schopny generovat kyslík bez ohledu na povětrnostní podmínky.
Schéma MOXIE
Celkový pohled na MOXIE
Umístění MOXIE mezi vědeckými přístroji roveru Perseverance
MOXIE nainstalovaný v roveru
Kompletní konvertor oxidu uhličitého na kyslík, vhodný pro lidské použití během marťanské expedice, by měl mít asi 100x více MOXIE, produkovat 200x více kyslíku (2-3 kg za hodinu), pracovat 10 tisíc hodin a vážit 1000 kg. NASA odhaduje, že 4členná posádka bude potřebovat 1 tunu kyslíku na 1 rok pro dýchání a 25 tun kyslíku jako okysličovadlo hnacího plynu [14] .
| Průzkum Marsu kosmickou lodí | |
|---|---|
| Letící | |
| Orbitální | |
| Přistání | |
| rovery | |
| Marshalls | |
| Plánováno |
|
| Doporučeno |
|
| Neúspěšný | |
| Zrušeno |
|
| viz také | |
| Aktivní kosmické lodě jsou zvýrazněny tučně | |