Die „historische“ Truhe auf dem Mars produziert Sauerstoff mit der Geschwindigkeit eines Baumes

Als die Robotersonde der NASA letztes Jahr zum Mars abhob, brachte sie eine kleine goldene Kiste namens MOXIE mit, um mit der Nutzung der Sauerstoffressourcen des Standorts auf dem Mars zu experimentieren.

Seitdem produziert MOXIE Sauerstoff aus der verdünnten Marsluft.

Und am Mittwoch in Science Advances bestätigte das Team hinter diesem seltsamen Werkzeug, dass MOXIE so gut funktioniert, dass seine Sauerstoffproduktion mit der bescheidenen Produktionsrate des Erdbaums vergleichbar ist.

Bis Ende 2021 zeigten umfangreiche Daten, dass MOXIE sein Sauerstoffproduktionsziel von sechs Gramm pro Stunde in sieben separaten Versuchszyklen sowie unter verschiedenen Wetterbedingungen erfolgreich erreicht hatte. Dazu gehören Tag und Nacht, die verschiedenen Jahreszeiten des Mars und solche Dinge.

„Das einzige, was wir nicht zeigen, ist das Laufen in der Morgen- oder Abenddämmerung, wenn sich die Temperatur dramatisch ändert“, sagte Michael Hecht, Hauptforscher der MOXIE-Mission am Haystack Observatory des MIT. Er sagte in einer Pressemitteilung. „Wir haben wirklich alles, was uns das ermöglicht, und sobald wir das im Labor getestet haben, können wir diesen letzten Meilenstein erreichen, um zu zeigen, dass wir wirklich jederzeit Rennen fahren können.“

Für Wissenschaftler und Raumfahrtagenturen ist es besonders aufregend, dass MOXIEs Versprechen stark ist, da vorgeschlagene Zeitpläne für mit Astronauten beladene Missionen zum Mars kurz davor stehen, herauszufinden, wie Weltraumforscher auf dem Roten Planeten in Zukunft sicher bleiben können.

Das Ziel von SpaceX-CEO Elon Musk, Menschen auf dem Mars zu landen, scheint beispielsweise das Jahr 2029 zu sein, und das der NASA. Die nächste Mission zum Mond ist Artemis I Es soll den Weg für Flüge zum Mars ebnen Geplant in den dreißiger oder vierziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts. „Um eine bemannte Mission zum Mars zu unterstützen, müssen wir viele Dinge von der Erde mitbringen, wie Computer, Raumanzüge und Lebensräume“, sagte Jeffrey Hoffman, stellvertretender MOXIE-Ermittler und MIT-Professor, in einer Pressemitteilung. „Aber dummer alter Sauerstoff? Wenn Sie dorthin gelangen können, suchen Sie ihn – Sie sind dem Spiel weit voraus. „

Der MOXIE ist sozusagen ziemlich klein (im Wesentlichen die Größe eines Toasters), aber das ist wahrscheinlich eine gute Sache. Das bedeutet, wenn Wissenschaftler das Volumen des verzierten Würfels irgendwie erhöhen könnten, könnte MOXIE mehr als sechs Gramm Sauerstoff pro Stunde produzieren.

„Wir haben viel gelernt, was zukünftige Systeme in größerem Maßstab leiten wird“, sagte Hecht.

Vielleicht, sagen die Forscher, könnte es eines Tages schließlich Sauerstoff in einer Menge von mehreren hundert Bäumen produzieren und so Astronauten versorgen, wenn sie den Mars erreichen, und Raketen betanken, die das Element des Lebens benötigen, um die Besatzung zur Erde zurückzubringen.

„Astronauten, die ein Jahr an der Oberfläche verbringen, können zusammen eine Tonne tragen“, sagte Hecht letztes Jahr in einer Pressemitteilung der NASA. Aber, Nach Angaben der RaumfahrtbehördeUm vier Astronauten für eine zukünftige Mission von der Marsoberfläche zu heben, werden etwa 15.000 Pfund (7 Tonnen) Raketentreibstoff und 55.000 Pfund (25 Tonnen) Sauerstoff benötigt. All diesen Sauerstoff von der Erde zu bekommen, wäre kostspielig und ineffizient.

Also, sagt Hoffman, warum nicht den ganzen Sauerstoff auf demselben öden Planeten produzieren?

Wie funktioniert MOXI?

Auf dem Mars wandelt MOXIE aktiv Kohlendioxid in der Marsatmosphäre – wo das Element 96 % ausmacht – in atembaren Sauerstoff um.

Ein bisschen Chemie 101 ist, dass Kohlendioxidmoleküle aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen bestehen. Diese kleinen Stücke werden im Grunde zusammengeklebt. Aber ein Werkzeug in MOXIE, das als Festoxidelektrolyseur bezeichnet wird, kann Sauerstofffragmente in den Kohlendioxidmolekülen sammeln, an denen die Wissenschaftler interessiert sind. Sobald dies erledigt ist, werden alle in O2 schwebenden Sauerstoffmoleküle, auch bekannt als zwei Sauerstoffatome, rekombiniert, auch bekannt als die Art von Sauerstoff, die wir kennen und lieben.

Ich weiß, es ist anders, aber ich denke immer noch an Pixars WALL-E-Arbeit. Also, wie Wally sagt: Ta-da!

„Dies ist die erste Demonstration der tatsächlichen Nutzung von Ressourcen auf der Oberfläche eines anderen Planetenkörpers und deren chemische Umwandlung in etwas, das für eine menschliche Mission nützlich sein könnte“, sagte Hoffman. „In diesem Sinne ist es historisch.“

Während des gesamten Prozesses erfordert dieser Prozess die Verwendung von ultrahoher Hitze – Temperaturen erreichen etwa 800 °C – was MOXIE seine unverwechselbare goldene Beschichtung verleiht.

Wie das Flaggschiff der NASA, das James Webb Space Telescope, muss das MOXIE-Instrument vor Infrarotwärme geschützt werden, da es mit der gleichen Wärme arbeitet. Die Vergoldung tut genau das, und tatsächlich sind JWST-Spiegel aus genau dem Grund auch vergoldet.

Als nächstes will Team MOXIE beweisen, dass MOXIE selbst unter den intensivsten Bedingungen gut funktioniert, wie zum Beispiel beim nächsten Rennen, das während der „höchsten Intensität des Jahres“ stattfinden wird, sagte Hecht. „Wir werden alles so hoch wie möglich stellen und so lange wie möglich laufen lassen.“