Vozítko Perseverance vyrobilo první kyslík z atmosféry Marsu

Rostoucí seznam prvenství pro vozítko Perseverance, nejnovější šestikolový robot NASA pracující na povrchu Marsu, zahrnuje rovněž konverzi oxidu uhličitého bohatě přítomného v řídké atmosféře rudé planety, a to na kyslík. Experimentální přístroj velikosti opékače topinek na palubě vědecké laboratoře Perseverance s názvem Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) splnil úkol. Byl vyzkoušen 20. dubna 2021, šedesát marťanských dnů (tzv. solů) po přistání na povrchu Marsu, k němuž došlo 18. února 2021.

Zatímco technologický demonstrátor právě začal pracovat, mohl by vydláždit cestu pro to stát se skutečností dříve považovanou za science fiction – extrahovat a uskladnit kyslík na Marsu jako palivo pro rakety, které umožní start astronautů z povrchu planety. Taková zařízení rovněž mohou jednoho dne poskytnout dýchatelný vzduch pro samotné kosmonauty. MOXIE je zkušební technologické výzkumné zařízení – podobně jako meteorologická stanice Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) – a je podporováno NASA´s Space Technology Mission Directorate (STMD) a Human Exploration and Operations Mission Directorate.

„Je to rozhodující první krok při přeměně oxidu uhličitého na kyslík uskutečněný na Marsu,“ říká Jim Reuter, přidružený administrátor pro STMD. „MOXIE vykonává mnohem více činností, avšak výsledky z tohoto technologického demonstrátoru jsou plné naděje, jak se blížíme směrem k našemu cíli, kdy jednoho dne lidé navštíví planetu Mars. Kyslík neslouží jen k dýchání. Pohonné hmoty pro rakety jsou založeny na kyslíku a budoucí výzkum bude záviset na produkci pohonných látek přímo na povrchu Marsu k uskutečnění návratu na rodnou planetu.“

„Pro rakety nebo astronauty je zajištění kyslíku klíčové,“ říká Michael Hecht z Massachusetts Institute of Technology’s Haystack Observatory, hlavní vědecký pracovník MOXIE.

K hoření paliva potřebuje raketa dostatečné množství kyslíku. Pro dopravu čtyř astronautů z povrchu planety Mars bude při budoucích misích požadováno přibližně 7 tun paliva a 25 tun kyslíku. Na rozdíl od astronautů žijících a pracujících na Marsu, kteří by spotřebovali mnohem méně kyslíku k dýchání. „Pro astronauta, který by strávil na povrchu rudé planety jeden rok, bude snad stačit jedna tuna kyslíku,“ říká Michael Hecht.

Doprava 25 tun kyslíku ze Země na Mars by byla obtížným úkolem. Transportování úpravny kyslíku o hmotnosti jedné tuny – většího a mnohem výkonnějšího následovníka aparatury MOXIE, který může vyrobit těchto 25 tun – by bylo mnohem ekonomičtější a praktičtější.

Atmosféra Marsu je z 96 % tvořena oxidem uhličitým. MOXIE pracuje na základě oddělování atomů kyslíku z molekul oxidu uhličitého, které jsou tvořeny z jednoho atomu uhlíku a ze dvou kyslíkových atomů. Odpadní produkt – oxid uhelnatý – je vypouštěn zpět do atmosféry Marsu.

Proces konverze vyžaduje velké množství tepla a dosažení teploty přibližně 800 °C. K vyřešení tohoto požadavku je blok MOXIE udělán z teplu odolného materiálu. To zahrnuje na 3D tiskárně zhotovené části z niklové slitiny, které ohřívají a ochlazují plyny přes ně proudící a lehký aerogel, který pomáhá udržet požadovanou teplotu. Tenký zlatý potah na vnějším povrchu MOXIE odráží infračervené záření a chrání od potenciálního poškození ostatní části pojízdné laboratoře Perseverance.

Při první zkoušce vyrobila aparatura MOXIE docela skromné množství – zhruba 5 gramů kyslíku, což přibližně odpovídá desetiminutové spotřebě kyslíku při dýchání astronauta. Zařízení MOXIE je zkonstruováno na výrobu 10 gramů kyslíku za hodinu.

Tento technologický demonstrátor byl zkonstruován tak, aby bezpečně přežil start ze Země, téměř sedmiměsíční cestu kosmickým prostorem a přistání na palubě roveru Perseverance na povrchu Marsu 18. února 2021. Předpokládá se, že MOXIE bude extrahovat kyslík ještě alespoň devětkrát během marťanského roku (téměř dvou pozemských roků).

Vědci plánují rozdělit testování do tří fází. Nejprve se má ověřovat systém a charakterizovat jeho funkce, zatímco ve druhé fázi se má vyzkoušet chod systému v různých atmosférických podmínkách, jako například v různých částech dne nebo ročního období. Ve třetí fázi, jak říká Michael Hecht, se mají testovat nové provozní režimy nebo testovat provoz při třech různých teplotách.

„MOXIE není jenom první zařízení k výrobě kyslíku na jiné planetě,“ říká Trudy Kortesová, ředitelka technologických demonstrací uvnitř STMD. Je rovněž první technologií svého druhu, která pomůže budoucím výpravám „přežívat po přistání“. Stačí jen využívat místní zdroje, což se označuje zkratkou ISRU (in-situ resource utilization).

„Jedná se například o využití regolitu, substance nacházející se na povrchu, kterou využijete ke stavbě velkých struktur. Nebo vezmete oxid uhličitý – který tvoří velký objem atmosféry – a přeměníte jej na kyslík,“ říká Trudy Kortesová. „Tento proces nám umožňuje převést tyto hojné materiály na použitelné suroviny: pohonné látky, vzduch k dýchání nebo v kombinaci s vodíkem na výrobu vody.“

Zdroj: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-perseverance-mars-rover-extracts-first-oxygen-from-red-planet a https://scitechdaily.com/nasas-perseverance-rover-produces-oxygen-on-mars-key-first-for-human-exploration-of-the-red-planet/

autor: František Martinek