MOXIE: Παραγωγή οξυγόνου στον Άρη για 1η φορά

Στις 18 Φεβρουαρίου 2021 το Perseverence της NASA προσγειώθηκε στην επιφάνεια του Άρη. Μαζί του ταξίδεψε  το  MOXIE ( Mars Oxygen ISRU Experiment), μια συσκευή που μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) σε οξυγόνο. Το οξυγόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναπνοή αλλά και για καύσιμο στους πυραύλους. Ο Michael Hecht, διευθύνων ερευνητής του MOXIE είπε: «Σκεφτείτε το σαν  ένα  δέντρο. Εισπνέει διοξείδιο του άνθρακα και εκπνέει οξυγόνο.» Αν και η τεχνολογία αυτή κατέστη δυνατή μόλις το 2020, η ιδέα για δημιουργία οξυγόνου στον Άρη είναι πολύ πιο παλιά.

Πριν από το MOXIE

O Robert Zubrin, ιδρυτής της Mars Society, σε μια έρευνα που δημοσίευσε το 1991, ανέπτυσσε το σχέδιο του “Mars Direct”.  Σε αυτό εξηγούσε τη θεωρία του για τον αποικισμό του Άρη. Το “κλειδί” για την εφαρμογή του σχεδίου ήταν η παραγωγή οξυγόνου στην επιφάνεια του Άρη. Το οξυγόνο αυτό θα χρησιμοποιούνταν ως καύσιμο σε διαστημόπλοιο. Η ιδέα ήταν το 2005 να στείλουμε στον Άρη μια μη επανδρωμένη αποστολή με ένα  Earth Return Vehicle (ERV), έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, υγρό υδρογόνο, μικρούς συμπιεστές, μια αυτοματοποιημένη μονάδα χημικής επεξεργασίας και κάποια μικρά επιστημονικά rover.

Η ιδέα ήταν ο πυρηνικός αντιδραστήρας, μερικές εκατοντάδες μέτρα μακριά από το ERV, να συνδυάσει το υγρό υδρογόνο(Η2) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2 ) ώστε να παραχθεί μεθάνιο(CH4) και νερό(H2O). Αυτή η αντίδραση:CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O  είναι γνωστή ως αντίδραση του Sabatier και ανακαλύφθηκε το 1912. Έπειτα, με την αντίδραση της ηλεκτρόλυσης:  2H2O = 2H2 + O2, θα παραγόταν οξυγόνο. Επιπλέον, ένας ακόμα τρόπος παραγωγής οξυγόνου θα ήταν με το να θερμανθεί το διοξείδιο του άνθρακα στους 1100°C και να πραγματοποιηθεί η χημική αντίδραση: 2CO2 = 2CO + O2.

Αφού είχε παραχθεί αρκετό οξυγόνο, η πρώτη επανδρωμένη αποστολή στον Άρη θα μπορούσε να γίνει το 2007. Σκοπός ήταν οι αστροναύτες να έχουν μαζί τους καύσιμα μόνο για να φτάσουν στον Άρη. Τα καύσιμα της επιστροφής θα είχαν ήδη παραχθεί πριν φτάσουν. Έτσι, θα μειωνόταν το βάρος του φορτίου που θα κουβαλούσε μια επανδρωμένη αποστολή προς τον Άρη, οπότε θα μειωνόταν σημαντικά και το κόστος της αποστολής.

MOXIE: H σημασία του για το μέλλον

Στις 20 Απριλίου, την 60η sol, το MOXIE παρήγαγε  5gr οξυγόνου στον Άρη. Αυτή η ποσότητα ισοδυναμεί με επαρκή αέρα για να αναπνεύσει ένας αστροναύτης για 10 λεπτά. Ο Michael Hecht είπε: “Οι αστροναύτες που θα ζούσαν για 1 χρόνο στον Άρη θα χρειάζονταν περίπου 1 τόνο οξυγόνου.” Επιπλέον, για να απογειωθεί ένας πύραυλος με πλήρωμα 4 αστροναύτες θα απαιτούνταν 25 τόνοι οξυγόνου. Ο Jim Reuter, associate administrator του Space Technology Mission Directorate(STMD) της NASA, είπε:” Αυτό είναι ένα κρίσιμο πρώτο βήμα για τη μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα σε οξυγόνο στον Άρη. Το MOXIE έχει πολλή δουλειά να κάνει, αλλά  τα αποτελέσματα από αυτή την τεχνολογική επίδειξη είναι πολλά υποσχόμενα καθώς κινούμαστε προς το στόχο μας, να δούμε μια μέρα ανθρώπους στον Άρη. Το οξυγόνο δεν είναι απλώς κάτι που αναπνέουμε. Το προωθητικό των πυραύλων εξαρτάται από το οξυγόνο και οι μελλοντικοί  εξερευνητές θα εξαρτώνται από την παραγωγή προωθητικού στον Άρη για το ταξίδι της επιστροφής”.

Το MOXIE καθώς οι τεχνικοί το κατεβάζουν για εγκατάσταση στο Perseverance Πηγή: nasa.gov Credits: NASA/JPL-Caltech

Μια αποικία στον Άρη

Μια μελλοντική αποικία στον Άρη θα πρέπει να είναι αυτάρκης για να μπορέσει να επιβιώσει. Η Trudy Kortes  διευθύντρια των τεχνολογικών επιδείξεων στο STDM ανέφερε:”Το MOXIE δεν είναι απλώς ένα μηχάνημα που παράγει οξυγόνο σε έναν άλλον κόσμο.”  Επειδή είναι το πρώτο τεχνολογικό επίτευγμα αυτού του είδους, που θα βοηθήσει μελλοντικές αποστολές να συντηρηθούν από τη γη χρησιμοποιώντας στοιχεία από το περιβάλλον ενός άλλου κόσμου. Η Kortes πρόσθεσε:”Είναι η  διαδικασία του να παίρνεις Ρηγόλιθο (Regolith), ουσία που βρίσκεται στο χώμα (του Άρη) να το υποβάλλεις σε επεξεργασία και να φτιάχνεις ένα μεγάλο οικοδόμημα. Ή να παίρνεις διοξείδιο του άνθρακα , που υπάρχει άφθονο στην ατμόσφαιρα του Άρη, και να το μετατρέπεις σε οξυγόνο.  Αυτή η διαδικασία μας επιτρέπει να μετατρέπουμε υλικά που υπάρχουν σε αφθονία σε χρήσιμα πράγματα όπως προωθητικό για πυραύλους, αέρα για αναπνοή και νερό, αν συνδυαστεί (το οξυγόνο) με υδρογόνο.” Συμπερασματικά, για να πατήσει ο άνθρωπος στον Άρη και για  να μείνει εκεί,  θα πρέπει να μπορεί να ζήσει από τη γη. Ο Elon Musk, ιδρυτής της Space X, είπε:” Χρειάζεται να έχουμε μια αυτάρκη πόλη (στον Άρη).  Πρέπει να μπορεί να επιβιώσει αν για οποιονδήποτε λόγο τα διαστημόπλοια ανεφοδιασμού από την Γη σταματήσουν να έρχονται”.

Πηγές άρθρου:

• Zubrin, R. & Baker, D. & Gwynne, O. (1991). Mars Direct: A Simple, Robust, and Cost Effective Architecture for the Space Exploration Initiative. Science and Technology Series. 89. 10.2514/6.1991-329. Ανακτήθηκε από http://www.marspapers.org/paper/Zubrin_1991.pdf (τελευταία πρόσβαση 29.06.2021)
• Zubrin,R.(1996).The promise of Mars. Ad Astra. Ανακτήθηκε από https://space.nss.org/the-promise-of-mars-by-robert-zubrin/ (τελευταία πρόσβαση 29.06.2021)
• NASA’s Perseverance Mars Rover Extracts First Oxygen from Red Planet.(2021). Ανακτήθηκε από https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-perseverance-mars-rover-extracts-first-oxygen-from-red-planet (τελευταία πρόσβαση 29.06.2021)
• Locke,T.(2020).Elon Musk on planning for Mars: ‘The city has to survive if the resupply ships stop coming from Earth’. Ανακτήθηκε από https://www.cnbc.com/2020/03/09/spacex-plans-how-elon-musk-see-life-on-mars.html (τελευταία πρόσβαση 29.06.2021)