Až jednou v budoucnu přistanou na Marsu první lidé, možná si někdo z nich vzpomene na zařízení o velikosti malé mikrovlnné trouby, které stálo na počátku cesty k systémům, které astronautům zajišťují dýchatelný vzduch, ale i pohonné látky pro návrat. Řeč je o přístroji MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), který nyní pošestnácté a naposledy vyrobil kyslík. Poté, co tento přístroj na roveru Perseverance prokázal, že je mnohem úspěšnější, než jeho tvůrci z MIT (Massachusetts Institute of Technology) očekávali, může být jeho provoz ukončen.

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

„Výjimečný výkon, který přístroj MOXIE předvedl, nám ukazuje, že je schopen získávat kyslík z atmosféry Marsu. Kyslík přitom může pomoci budoucím astronautům s dodávkou dýchatelného vzduchu nebo pohonných látek,“ uvedla zástupkyně administrátora NASA, Pam Melroy a dodala: „Vývoj podobných technologií, které nám umožní využívat zdroje na Měsíci či Marsu, je kriticky důležitý pro dlouhodobou lidskou přítomnost na Měsíci, vytváří základy robustní lunární ekonomiky a umožňuje nám podpořit prvotní pilotovanou kampaň k Marsu.“

Od chvíle, kdy rover Perseverance v roce 2021 přistál na Marsu, se přístroji MOXIE podařilo vyrobit celkem 122 gramů kyslíku. Jelikož hmotnost plynu není úplně snadno představitelný údaj, můžeme si pomoci přirovnáním. Takové množství kyslíku podle NASA potřebuje malý pes k dýchání po dobu 10 hodin. V nejefektivnější fázi dokázal přístroj MOXIE vyrobit 12 gramů kyslíku za hodinu, což je dvojnásobek původního požadavku ze strany NASA. Kvantity výroby přitom nebylo dosaženo na úkor kvality. Produkovaný kyslík dosahoval čistoty nejméně 98 %. Šestnácté kolo výroby proběhlo 7. srpna a MOXIE při něm vyprodukoval 9,8 gramu kyslíku. Přístroj tak úspěšně splnil všechny technické požadavky, které na něj byly kladeny. Zvládl fungovat za různých okolních podmínek po dobu celého marsovského roku a právě díky tomu se jeho tvůrci mohli hodně dozvědět o fungování celého procesu.

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/

„Jsme hrdí, že jsme mohli podpořit přelomovou technologii jako je MOXIE, která dokáže přeměnit místní zdroje na užitečné produkty pro budoucí průzkumné mise,“ uvedla Trudy Kortes, ředitelka technologických demonstrací na direktoriátu kosmických technologických misí v centrále NASA ve Washingtonu a dodala: „Tím, že jsme vystavili tuto technologii podmínkám reálného světa, jsme se o krok přiblížili k budoucnosti, ve které žijí astronauti na Rudé planetě.“ Přístroj MOXIE vyráběl molekulární kyslík elektrochemickým procesem, při kterém byl pokaždé z molekuly oxidu uhličitého z řídké atmosféry Marsu oddělen jeden atom kyslíku. S tím, jak vyrobený plyn postupoval aparátem, byla analyzována jeho chemická čistota a také množství.

Ačkoliv většina přístrojů na roveru Perseverance je zaměřena na primární vědecké úkoly, MOXIE se zaměřil na budoucnost pilotované kosmonautiky. Sloužil totiž jako historicky první demonstrátor technologie, kterou by jednou mohli lidé používat, aby přežili na Marsu a podle potřeby z něj mohli také odletět. Systémy produkující kyslík mohou budoucím misím pomoci hned v několika směrech. Tím nejdůležitějším využitím však bude výroba okysličovadla pro rakety, které se bude muset vyrábět v průmyslovém měřítku, aby bylo možné natankovat nádrže stroje, který dopraví astronauty zpět na Zemi.

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

Pokud budeme schopni vyrábět na Marsu kyslík, nebude potřeba, aby s sebou lidé vozili ze Země velké zásoby kyslíku. Budoucí astronauti totiž budou ke svému přežití využívat materiály, které najdou na povrchu planety či v její atmosféře. Tento koncept, který se označuje zkratkou ISRU (in-situ resource utilization = volně přeloženo využívání místních zdrojů), se v posledních letech rozvíjí stále více. „MOXIE se určitě stala inspirací pro komunitu okolo ISRU,“ přiznává Michael Hecht z MIT a dodává: „Tento přístroj nám ukázal, že NASA je ochotná investovat do tohoto typu budoucích technologií. Z MOXIE se stala vlajková loď, která ovlivnila tento úžasný obor kosmických zdrojů.“

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

Pokud očekáváte, že dalším krokem bude něco jako MOXIE 2.0, tedy o něco účinnější varianta, není tomu tak, ačkoliv Hecht a jeho tým získali z provozu MOXIE mnoho cenných zkušeností o tom, jak navrhnout ještě efektivnější verzi tohoto přístroje. Experti by se raději zaměřili na něco ještě odvážnějšího – třeba na vytvoření plnorozměrového systému, který by obnášel generátor kyslíku podobný MOXIE doplněný o systém pro zkapalnění a skladování vyrobeného kyslíku. Dodejme ještě, že u MOXIE byl vyprodukovaný kyslík po analýze čistoty a zvážení vypuštěn do okolí atmosféry. Ze všeho nejvíc by si však Hecht přál, aby se na Marsu uplatnily i další technologie. „Musíme se rozhodnout, které věci potřebujeme ověřit na Marsu,“ uvedl a dodal: „Myslím, že na tomto seznamu je mnoho technologií; jsem však velmi rád, že MOXIE byla první.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia23154-16.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/…/first_operations_-_moxie_oxygen_production.jpg
https://4.bp.blogspot.com/…/s1600/mars-2020-rover-moxie.jpg