Počet prvenství, které si připsalo vozítko Perseverance, se utěšeně rozrůstá. Šestikolový rover na povrchu Marsu třeba vůbec poprvé dokázal malou část řídké atmosféry bohaté na oxid uhličitý překonvertovat na kyslík. O tento úspěch se konkrétně postaral experimentální přístroj MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) o velikosti většího toustovače. Jeho první test proběhl 20. dubna, tedy během 60. solu, který Perseverance tráví na Marsu od svého přistání v kráteru Jezero 18. února letošního roku.

Přístroj MOXIE
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Samotná demonstrace technologie, která nyní teprve začala, může vyšlapat cestu k tomu, aby se sci-fi změnila v realitu. Schopnost získat a skladovat na Marsu kyslík by se hodila například pro natankování raket, které by mohly astronauty vynést z povrchu pryč. Podobná zařízení mohou také jednou produkovat dýchatelný kyslík pro samotné astronauty. MOXIE se zaměřuje na přezkoumání průzkumných technologií (podobně jako meteostanice MEDA) a o financování tohoto přístroje se postaraly Direkotoriát NASA pro kosmické technologie a Direktoriát pilotovaných misí.

Schéma fungování přístroje MOXIE.
Zdroj: https://ars.els-cdn.com

„Je to kriticky důležitý krok pro konverzi oxidu uhličitého na kyslík na Marsu,“ říká Jim Reuter, přidružený administrátor pro Direkotoriát kosmických technologií a dodává: „MOXIE čeká ještě hodně práce, ale výsledky této technologie jsou plné nadějí a přibližují nás cíli dostat jednou člověka na Mars. Kyslík ale není jen věc, kterou dýcháme. Raketové motory potřebují kyslík jako okysličovadlo a budoucí výpravy budou závislé na výrobě pohonných látek na Marsu pro zpáteční cestu.“

Dostat čtyři astronauty z povrchu Marsu bude při některé budoucí misi potřebovat zhruba 7 tun paliva a asi 25 tun kyslíku. Oproti tomu spotřeba kyslíku na dýchání pro život a práci na Marsu bude nižší. „Astronaut, který stráví rok na povrchu, využije něco kolem tuny kyslíku,“ řekl Michael Hecht, hlavní vědecký pracovník přístroje MOXIE z Haystack Observatory na Massachusetts Institute of Technology. Táhnout s sebou 25 tun kyslíku ze Země na Mars by byl náročný úkol. Oproti tomu doprava tunu vážícího generátoru kyslíku, tedy většího a silnějšího nástupce MOXIE, který by těch 25 tun vyrobil na Marsu, by bylo mnohem ekonomičtější i praktičtější.

K hledání defektů v dílech se používá rentgen. Zde vidíme rentgenový snímek vnitřní stavby 3D vytištěného tepelného výměníku přístroje MOXIE.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Atmosféra Marsu je z 96 % tvořena oxidem uhličitým. MOXIE z molekul oxidu uhličitého (tvořených jedním atomem uhlíku a dvěma atomy kyslíku) získává molekuly čistého kyslíku. Odpadní produkt, oxid uhelnatý, je uvolněn do okolního prostředí. Konverzní proces vyžaduje vysokou teplotu okolo 800 °C. Aby to přístroj zvládl, jsou příslušné systémy vytvořeny z materiálů, které takovému teplu odolají. Využívají se třeba i slitiny niklu, které byly formovány 3D tiskem do tvaru dílů, přes které plyny proudí a přitom se ohřívají nebo chladnou. V přístroji najdeme také lehký aerogel, který pomáhá udržovat teplo. Tenká zlatá vrstva na vnějším povrchu MOXIE zase odráží infračervené záření a brání mu tak v šíření pryč, kde by mohlo poškodit další části roveru.

Během prvního testu MOXIE vyprodukovala na první pohled jen malé množství kyslíku – konkrétně 5,37 gramu. To by astronautovi stačilo velmi zhruba na nějakých deset minut dýchání. Přístroj je ale stavěný na to, aby vyrobil až 10 gramů tohoto plynu za hodinu. Aktuální první test měl za úkol ověřit, jak přístroj přečkal start ze Země, několikaměsíční přelet meziplanetárním prostorem a přistání 18. února. V plánu je ještě dalších devět testů, které proběhnou v následujících dvou pozemských letech (jednom roce marsovském). Vědci plánují rozdělit tyto testovací etapy do tří fází. V první se má ověřovat systém a charakterizovat jeho funkce. Druhá má vyzkoušet chod systému v různých atmosférických podmínkách – v různých částech dne, v různých ročních obdobích a podobně. Třetí fáze by měla podle Hechtových slov „posunout možnosti“. Mají se testovat nové provozní režimy, nebo testovat provoz při třech různých teplotách.

Graf průběhu výroby kyslíku přístrojem MOXIE během prvního testu 20. dubna 2021.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

„MOXIE není jen prvním přístrojem, který vyrobil kyslík na jiné planetě,“ říká Trudy Kortes, ředitelka oddělení technologických demonstrací na Direkotoriát NASA pro kosmické technologie. Je to také první technologie svého druhu, která umožní příštím misím fungovat bez závislosti na Zemi. Stačí jen využívat místní zdroje, což se označuje zkratkou ISRU (in-situ resource utilization). „Prostě vezmete regolit, tedy materiál, který najdete na povrchu a proženete ho výrobním zařízením, čímž z něj vytvoříte nějakou velkou strukturu. Nebo vezmete oxid uhličitý, který na Marsu tvoří většinu atmosféry a získáte z něj kyslík,“ říká Kortes a dodává: „Tento proces nám umožní konvertovat tyto hojně zastoupené materiály na užitečné věci – pohonné látky, dýchatelný vzduch, nebo po spojení s vodíkem i vodu.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…/image/moxie_being_installed_in_perseverance.jpeg
https://4.bp.blogspot.com/…/wwLrRKS1alw/s1600/mars-2020-rover-moxie.jpg
https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S009457651630203X-gr3.jpg
https://www.nasa.gov/…/3-pia24100-moxiepreheat-x-ray-image-1041.jpg
https://www.nasa.gov/…/image/first_operations_-_moxie_oxygen_production.jpg