تولید اکسیژن قابل تنفس در مریخ

طبق آزمایشی که روی مریخ انجام شده، پتانسیل استخراج اکسیژن قابل تنفس از جو نازک این سیاره وجود دارد. دستگاه آزمایش استفاده از منابع اکسیژن (موکسی) که در مریخ نورد Perseverance ناسا قرار دارد، به‌طور موثر مولکول‌های موجود در هوای مریخ را برای تولید یک منبع متوسط و در عین حالت ثابت اکسیژن تجزیه کرده است. اکنون پس از این ماموریت موفقیت‌آمیز، موکسی در حال آماده شدن برای پایان دادن به عملیات خود است.

پم ملروی، معاون ناسا با تاکید بر دستاورد موکسی، بر پتانسیل آن جهت تامین اکسیژن برای فضانوردان آینده، به‌عنوان هوای قابل تنفس و پیشران موشک اشاره کرد. او هم‌چنین به اهمیت توسعه فناوری‌هایی اشاره کرده که استفاده از منابع ماه و مریخ را ممکن می‌سازد. این امر برای ایجاد حضور پایدار در ماه و حمایت از ماموریت‌های اکتشافی اولیه انسان در مریخ بسیار مهم است.

موکسی که توسط دانشمندان MIT ساخته شده، از زمان ورود مریخ نورد Perseverance به مریخ در فوریه 2021 در حال فعالیت بوده است. این آزمایش به صورت متناوب انجام شد و اپراتورهای روی زمین دستوراتی را برای ارزیابی عملکرد آن در شرایط مختلف مریخ ارسال کردند.

موکسی در طول ۱۶ دور، مجموعا ۱۲۲ گرم اکسیژن تولید کرده است. این مقدار می‌تواند اکسیژن یک سگ کوچک را به مدت ۱۰ ساعت و هم‌چنین یک انسان را برای ۴ ساعت تامین کند. این فرآیند به الکترولیز متکی است و از جریان الکتریکی برای تجزیه دی اکسید کربن به اتم‌های تشکیل دهنده آن استفاده می‌کند.

فرآیند تولید اکسیژن قابل تنفس در مریخ چگونه انجام می‌شود؟

طی این فرآیند، هوای مریخ فیلتر و تصفیه شده، سپس فشرده می‌شود و قبل از عبور از الکترولیز اکسید جامد (SOXE) گرم می شود. در مرحله بعد، SOXE دی اکسید کربن را به مونوکسید کربن و یون های اکسیژن تقسیم می‌کند. سپس مونوکسید کربن آزاد می‌شود، در حالی که اتم‌های اکسیژن برای تشکیل اکسیژن مولکولی (O2)، نوعی که برای بقای انسان ضروری است، ترکیب می‌شوند. گاز تولید شده قبل از آزاد شدن از نظر کمیت و خلوص اندازه گیری می‌شود.

این فرآیند هر بار چند ساعت به‌طور می‌انجامد که شامل یک دوره گرم کردن و پس از آن یک ساعت تولید اکسیژن و سپس خاموش شدن است. MOXIE در طول ساعت عملیاتی خود می تواند تا 10 گرم اکسیژن قابل تنفس تولید کند که تقریباً برای 20 دقیقه تنفس برای یک فضانورد کافی است.

با این حال، مقیاس دقیق تولید می‌تواند بسته به عوامل مختلف متغیر باشد. این آزمایش نشان می‌دهد که اتمسفر مریخ، اگرچه نازک است، اما می‌تواند اکسیژن با ارزشی تولید کند. در بدترین سناریو، دستگاهی مانند موکسی می‌تواند سایر منابع اکسیژن را تکمیل کرده و نیاز به حمل بار از زمین را کاهش دهد.

محققان به رهبری مایکل هچت، فیزیکدان دانشگاه MIT، قصد دارند یک سیستم در مقیاس کامل بر اساس درس های آموخته شده از MOXIE ایجاد کنند. این سیستم شامل یک دستگاه استخراج اکسیژن بهبودیافته، روشی برای مایع سازی گاز و محلول ذخیره سازی است. هدف نهایی از این پروژه، اطمینان از خودکفایی کاشفان آینده مریخ است.

با این حال، قبل از اینکه انسان بتواند ماموریت‌های طولانی مدت به مریخ را آغاز کند، چالش‌های مختلف باید بررسی و آزمایش شوند. استخراج اکسیژن تنها یکی از چندین موانع تکنولوژیکی است که باید بر آن غلبه کرد تا سکونت طولانی مدت در سیاره سرخ به واقعیت تبدیل شود.