MOXIE

A Mars oxigén helyszíni erőforrás-felhasználási kísérlete , más néven Mars Oxygen ISRU Experiment , röviden a MOXIE , eszköz a Perseverance rover fedélzetén, amely a Mars 2020 küldetés része. A cél az eszköz, hogy találjon egy olyan technológia, amelyben oxigén keletkezik a légköri szén-dioxid a bolygó Mars .

2021. április 20-án a MOXIE először 5,37 g oxigént termelt a Mars felszínén.

célja

Az oxigéntermelés a Marson annyira fontos egy emberes Mars-misszió szempontjából, mert óriási erőfeszítésekre lenne szükség ahhoz, hogy elegendő oxigént szállítson a tartózkodáshoz és a visszatérő repüléshez a kimenő járaton.

Az olcsó Hohmann transzfer a Marsra 500 napos tartózkodást és kilenc hónapos repülést igényel, amely során az űrhajósokat oxigénnel kell ellátni a lélegzéshez.

Ezenkívül jelentős mennyiségű folyékony oxigénre (LOX) van szükség oxidálószerként a korábban tervezett Mars Ascent Vehicles számára a visszafelé tartó repüléshez a Mars felszínéről a Mars pályájára történő emelkedés során .

cél

A kísérlet fő célja a molekuláris oxigén (O ₂ ) kivonása a légköri szén-dioxidból (CO ₂ ), amely a marsi légkör 96% -át teszi ki. Meg kell határozni az O ₂ termelés hatékonyságát . A cél 6-10 g oxigén előállítása óránként, tisztasága meghaladja a 96% -ot. A NASA arra készül, hogy az emberek felfedezzék a Marsot, a MOXIE pedig bemutatni fogja, hogy a jövőbeli kutatók hogyan nyerhetnének oxigént a marsi légkörből üzemanyag és légzés céljából. A NASA munkatársai elmondták, hogy ha a MOXIE hatékonyan működik, akkor a jövőben egy százszor nagyobb MOXIE-alapú műszer szállhat le a Marson egy hőelektromos radioizotóp-generátorral együtt. A tárolt oxigén felhasználható életfenntartáshoz, valamint rakéta-oxidálószerként a földre történő visszatéréshez. Az oxigén nagyfokú tisztasága döntő fontosságú, mivel a jövőbeli űrhajósoknak a lélegzetükre lesz szükségük. A szén-monoxid, egy mellékterméke a reakció, is lehet gyűjteni, és használni, mint egy hajtóanyagban vagy átalakíthatjuk  a metán .

funkcionalitás

A MOXIE felépítése

A marsi légkör körülbelül 95,5% szén-dioxiddal rendelkező gázját körülbelül 5 Torr- ról 400-760 Torr-ra préselik egy gördülő kompresszoron keresztül , amelynek részecskeszűrője van a bemenetnél . 260 Torr a legkisebb belépő nyomás a következő CO 2 szilárd oxid elektrolízishez (kémiai reakció: 2 CO 2 → 2 CO + O 2), két-két fél köteggel, 5 szilárd oxid elektrolizáló cellával sorba kapcsolva. Az oxigén az anódnál gyűlik össze . A szén-monoxid , a reagálatlan szén-dioxid és körülbelül 5% inert gáz összegyűlik a katódon . Ott elviszik és külön gyűjtik. A gázkeverék a katód kipufogógáz, bár egy frakciót visszavezetjük a bemeneti annak érdekében, hogy megakadályozzuk az oxidációt, a nikkel- katalizátor a katód egy bizonyos hányadát a szén-monoxid. Az elektrolízis körülbelül 800 ° C-on történik. Minden verem legfeljebb 8,7 V feszültséggel működik 4 A-nál. Ezzel összesen 12 g / óra elméleti maximális oxigénsebesség érhető el.

A kísérletek során keletkező oxigén- és szén-monoxid-gázok a mennyiségek mérése után felszabadulnak.

Alternatívák

A légkör szén-dioxidján kívül a Mars a következő oxigénforrásokkal is rendelkezik:

• A vas (III) oxid felületén lévő por: oxigén termelés csökkenése a hidrogén , amely kell beszerezni a korábbi víz elektrolízis, melléktermék: vas
• A víz jég a sarki jégsapkák: Oxigén termelési keresztül víz elektrolízis , melléktermék: hidrogénatom vagy a fent említett vas (III) -oxid redukciót vagy metanizáló a termék tüzelőanyag Mars Ascent járművek vagy Raptor rakéta motorok a Starship a SpaceX
• a szárazjég (fagyasztott szén-dioxid): felolvasztás után szintén CO₂ szilárd oxid elektrolízis

web Linkek

• MOXIE a NASA honlapján

Egyéni bizonyíték

1. ↑ https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-perseverance-mars-rover-extracts-first-oxygen-from-red-planet
2. ↑ M. Hecht, J. Hoffman, D. Rapp, J. McClean, J. SooHoo, R. Schaefer, A. Aboobaker, J. Mellstrom, J. Hartvigsen, F. Meyen, E. Hinterman: Mars oxigén ISRU-kísérlet ( MOXIE) . In: Űrtudományi vélemények . 217. szám, 1. szám, 2021. január 6., ISSN  1572-9672 , 9. o. Doi : 10.1007 / s11214-020-00782-8 .