Экспериментальный прибор под названием MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) был впервые испытан 20 апреля, и это испытание признали успешным: за час работы установка размером с обычный тостер смогла произвести более 5 граммов кислорода.
Атмосфера Марса почти на 96% состоит из углекислого газа (CO2). Установка MOXIЕ способна перерабатывать этот углекислый газ в кислород и монооксид углерода (CO, угарный газ), который является побочным продуктом переработки и выбрасывается обратно в атмосферу. Процесс переработки углекислого газа происходит путем электролиза твердых оксидов при температуре в 800 градусов Цельсия. Во время работы прибор захватывает углекислый газ, пропускает через фильтр для удаления пыли и сжимает его, обеспечивая давление на уровне земного. Затем газ проходит сквозь нагретую ячейку электролиза, которая состоит из нескольких слоев никелевого сплава и керамики. Керамические элементы ячейки способны проводить ток при высокой температуре - они пропускают ионы кислорода и задерживают угарный газ. Внешняя поверхность MOXIE покрыта тонким слоем золота. Это покрытие предохраняет поверхность MOXIE от нагрева, защищая расположенную рядом с прибором электронику марсохода.
Future astronauts: breathe easier. The MOXIE technology demonstration aboard @NASAPersevere successfully extracted oxygen from the thin Martian atmosphere-a critical component for life support on the Red Planet and rocket fuel for the trip home. https://t.co/HOsguhYgkP pic.twitter.com/SwL0etf9Uu
— NASA JPL (@NASAJPL) April 21, 2021
Максимальная расчетная производительность MOXIE составляет до 10 граммов кислорода в час. Программа испытаний прибора предусматривает еще по меньшей мере девять тестов в течение двух лет. Эти испытания будут проводиться в различных условиях для оценки производительности установки.
В будущем более масштабное производство кислорода на Марсе может пригодиться в практических целях. Во-первых, кислород используется в качестве окислителя ракетного топлива. Так, для запуска ракеты с четырьмя астронавтами с Марс к Земле требуется примерно 7 тонн топлива и 25 тонн кислорода. Возможность произвести такое количество кислорода за время пребывания астронавтов на Марсе позволит не доставлять этот кислород с Земли - доставка большого и производительного генератора кислорода, созданного по образу MOXIE, будет более практичным решением. Во-вторых, кислород, составляющий 21% земной атмосферы, необходим для дыхания - четырем астронавтам будет достаточно одной тонны кислорода на год пребывания на Марсе.
Напомним, марсоход Perseverance совершил посадку в районе 45-километрового кратера Езеро, названного в честь села в Боснии и Герцеговине. Этот кратер расположен на западном краю равнины Изиды (гигантский ударный кратер к северу от экватора Марса). Как предполагают ученые, в древности в районе кратера Езеро находилась речная дельта, где могли собираться органические вещества и другие потенциальные следы микроорганизмов, которые могли жить на Марсе примерно 3 млрд лет назад. Сам кратер тогда был заполнен водой и представлял собой озеро.
Программа миссии Perseverance включает исследования, которые должны помочь оценить условия на древнем Марсе и найти возможные следы обитавших там микроорганизмов. Помимо этого, исследователи намерены изучить геологические процессы на планете и собрать в одном месте образцы пород, которые в будущем планируется доставить на Землю в рамках других миссий NASA в сотрудничестве с Европейским космическим агентством.