Łazik Perseverance przekroczył swój limit produkcji tlenu na Marsie. Jakie to ma znaczenie?

Łazik Perseverance na Marsie zajmuje się nie tylko geologią i tropieniem śladów starożytnego życia. Jest także wielozadaniowym laboratorium, które ma pomóc człowiekowi w przyszłości przetrwać na Marsie. W tym celu został wyposażony w instrument MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment). Przy jego pomocy Perseverance wykorzystuje obfite marsjańskie zasoby dwutlenku węgla do produkcji tlenu. Jak mu idzie i dlaczego naukowcy zmuszają robota do przekraczania jego normy tlenowej?

Po co łazik produkuje tlen na Marsie?

Łazik Perseverance, jako robot, nie potrzebuje tlenu. Prowadzony przez niego eksperyment tlenowy nie ma też na celu zaspokojenia potrzeb życiowych ludzkich eksploratorów. MOXIE miało sprawdzić, czy w warunkach marsjańskich jest możliwe wyprodukowanie z dostępnego tam CO₂ takiej ilości tlenu, jaka potrzebna jest do spalania paliwa rakietowego. Ten cel został osiągnięty.

Przez niespełna półtora roku Perseverance odbył już 11 sesji produkcji tlenu. W tym czasie MOXIE udało się osiągać przeciętne wyniki na poziomie 6 gramów tlenu na godzinę. Ostatnia, 11 sesja udowodniła, że warto pod tym względem wykorzystywać naturalne warunki atmosferyczne. Miała ona miejsce w trakcie marsjańskiej zimy, kiedy dzięki wysokiemu ciśnieniu powietrze jest najgęstsze, a stężenie CO₂ rekordowe.

Montaż MOXIE do wnętrza łazika Perseverance. Źródło: NASA/JPL-Caltech

W takich warunkach instrument wyprodukował 10,5 gramów tlenu na godzinę, co jest przekroczeniem spodziewanego limitu 10 gramów. To nadal niewiele. Człowiek przez godzinę potrzebuje minimum dwa razy tyle. Testy będą jednak powtarzane w różnych warunkach atmosferycznych, ponieważ warto w tę metodę inwestować. Dzięki próbom produkcji w różnych warunach zespoł badawczy ocenia, że MOXIE jako pełnoskalowe urządzenie będzie w stanie produkować 2 do 3 kilogramów tlenu na godzinę.Tyle potrzebne jest do wyniesienia kilkorga astronautów z powierzchni Marsa.

Dlaczego Perseverance nie wytworzy więcej tlenu?

Pełnoskalowa instalacja MOXIE to nie tylko większy rozmiar, jej możliwości produkcyjne nie zależą też tylko i wyłącznie od dostępności surowca. Przede wszystkim potrzebne jest więcej energii. Aktualne urządzenie testowe wykorzystuje do tego celu możliwości łazika. Perseverance dostarcza mu około 100 watów mocy, a odpowiednio wydajna instalacja potrzebuje aż 25 kilowatów.

Zanim jednak inżynierowie zaczną się zastanawiać jak pozyskiwać większe dawki energii, planują udoskonalać MOXIE. Pod tym względem eksperyment z użyciem łazika Perseverance pomógł określić co jest drogą do sukcesu.

Obecnie wykorzystujemy tylko około 10% naszej mocy do wytwarzania tlenu. Reszta idzie na uruchomienie sprężarki, która zbiera powietrze, na naszą elektronikę i na wyrównanie strat ciepła z elektrolizera, który wymaga 800 stopni Celsjusza.

- wskazuje Michael Hecht, główny badacz projektu MOXIE w Massachusetts Institute of Technology

Tymczasem według inżynierów jest możliwe zaprojektowanie urządzenia tak, aby jego wydajność energetyczna była odwrotna. Zakładają, że optymalizacja pracy kompresora oraz zarządzania energią cieplną pozwoli wykorzystywać 90% energii na produkcję, a tylko 10% na potrzeby własne urządzenia.

Źródło: NASA