Megbízható MOXIE
(Rovat: Perseverance, Távoli világok kutatói , Emberes Mars-utazás? - 2022.09.29 07:15.)

Megbízhatóan termeli az oxigént a Marson a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) MOXIE berendezése, amely a Perseverance-en kapott helyet.

A MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) kísérlet célja, amint arról korábban írtunk, annak bizonyítása, hogy az eszköz képes a vörös bolygó ritka légköréből oxigént termelni: méghozzá annyit, amennyit a Földön egy kisebb fa juttat a légkörbe. A berendezés két hónappal a Perseverance leszállása után, 2021 áprilisában kezdett működni. Az MIT munkatársai augusztus végén a Science Advances folyóiratban számoltak be a berendezéssel 2021 végéig szerzett tapasztalatokról (a publikáció első szerzője az űrrepülőgép-korszak ötször a világűrben járt űrhajósa, Jeffrey A. Hoffman).

Az MIT vezetésével folyó MOXIE projekt munkatársai a berendezés várakozásaiknak megfelelő működéséről számoltak be. (Kép: NASA / JPL-Caltech)

Beszámolójuk szerint a MOXIE-t hét kísérletsorozatban használták, változó körülmények között, nappal és éjszaka, illetve különböző évszakokban. A MOXIE minden alkalommal az elvárt teljesítményt nyújtva óránként mintegy 6 gramm oxigént állított elő. A MOXIE valójában csak technológia demonstráció, mint a cikk szerzői rámutatnak, a jövőben egy hasonló elven működő, több százszor nagyobb berendezés a Marson óránként 2–3 kg oxigént termelhetne. Egy majdani emberes küldetés előtt a Marsra juttatott ilyen berendezés nemcsak a később odaérkező űrhajósok lélegzéséhez szükséges oxigént állíthatná elő, hanem a visszatérésükhöz használandó rakéta üzemanyagának elégetésére is használhatnák.

A MOXIE működése egyben az első példa az égitesteken található erőforrások helyben történő hasznosítására (in-situ resource utilization), amely erőforrás ebben az esetben a Mars légkörében lévő szén-dioxid, amiből helyben állítható elő az ott felhasználandó oxigén, így azt nem a Földről kell a Marsra szállítani. Jeffrey Hoffman, az MIT Repülési és Asztronautikai Tanszékének professzora ebben az értelemben történelmi jelentőségűnek nevezte a MOXIE működését. A MOXIE kutatói az MIT munkatársai, a berendezés fejlesztését, a repülési szoftver megírását, az eszköz start előtti tesztelését és csomagolását viszont a NASA Sugárhajtás Laboratórium (JPL) szakemberei végezték.

A 23,9 × 23,9 × 30,9 cm³ méretű dobozban elhelyezett MOXIE belseje a kompresszorral és a SOXE elektrolizátorral. A belső szűrő, a vezérlőpanel és az elektronika nem látható a képen. (Kép: Jeffrey A. Hoffman et al., Science Advances)

A MOXIE jelenlegi változata kicsi, mert csak így lehetett elhelyezni Perseverance-en, ráadásul csak rövid időszakokban működtethető, amikor azt a marsjáró laboratórium egyéb tudományos programjai megengedik. Ezzel szemben egy végleges, a Marsra telepítendő, nagyméretű hasonló berendezés folyamatosan működhetne. A MOXIE a Mars légkörét alkotó gázt egy szűrő segítségével megtisztítja a szennyeződésektől. Ezután a gázt nagy nyomással átpréselik a SOXE elektrolizáló berendezésen (Solid OXide Electrolyzer), amely elektrokémiai úton oxigénionokra és szén-monoxidra bontja a légkör túlnyomó részét alkotó szén-dioxidot. Az oxigénionokat elkülönítik, majd belélegezhető molekuláris oxigénné (O₂) egyesítik őket. A MOXIE folyamatosan méri a termelt oxigén mennyiségét és tisztaságát, majd az összes gázt kiengedi a Mars légkörébe. A Perseverance 2021. februári leszállása óta a MOXIE-t hét alkalommal kapcsolták be, minden esetben néhány óra hosszat tartott az eszköz üzemi hőmérsékletre melegítése, majd egy-egy órán keresztül termelték az oxigént. A MOXIE minden napszakban és különböző évszakokban is bizonyította működőképességét.

A próbákat a jövőben is folytatják, miközben vizsgálják a berendezés kopását, elhasználódását. Kipróbálják a hajnali és az alkonyi órákban is, amikor a hőmérséklet változása a leggyorsabb. Ha a MOXIE kibírja a rendszeres ki-be kapcsolás okozta megterhelést, akkor a fejlesztői szerint a folyamatosan működő, nagyméretű utóda akár több ezer órán keresztül is dolgozhat.