مریخ نورد پرسویرنس ناسا برای نخستین‌بار از جو مریخ اکسیژن تولید کرد در دیجیتال مارک

مریخ‌نورد پرسویرنس ناسا (NASA Perseverance) اخیرا موفق شده است نخستین‌بار اکسیژن را از اتمسفر مریخ استخراج کند. به‌گزارش New Atlas، در ۲۰ آوریل ۲۰۲۱ (۳۱ فروردین ۱۴۰۰) دستگاه موکسی توانست کربن دی‌اکسید را به تقریبا ۵٫۴ گرم اکسیژن تبدیل کند؛ فرایندی که شاید روزی به فضانوردان امکان دهد روی سیاره‌ی سرخ زندگی کنند. گفتنی است این دستگاه  ابعادی به‌اندازه‌ی توستر دارد و در بخش جلویی پرسویرنس نصب شده است.

برنامه‌های فعلی برای نخستین مأموریت‌های سرنشیندار به مریخ نیاز دارد فضاپیما مدت‌ طولانی روی سیاره بماند تا دو سیاره در موقعیت مناسبی قرار بگیرند و سپس سفر بازگشت انجام بگیرد. متأسفانه این فرایند تا زمانی‌که راهکاری برای استفاده از منابع مریخ پیدا شود، نیازمند حجم زیادی سوخت و تدارکات موشک است.

بلندکردن چهار مسافر از سطح مریخ و واردکردن آن‌ها به مدار، به هفت تُن سوخت موشک و ۲۵ تن اکسیژن نیاز دارد. به‌علاوه هر فضانورد برای نفس‌کشیدن سالانه به یک تُن اکسیژن نیاز پیدا می‌کند. حجم اکسیژن مورد‌نیاز به‌حدی است که نمی‌توان آن را از زمین تأمین کرد؛ زیرا انتقال اکسیژن زیاد از زمین به مریخ نیازمند مصرف سوخت و اکسیژن بیشتر است و حمل همین سوخت و اکسیژن بیشتر نیز به سوخت و اکسیژن بیشتر نیاز دارد و… .

^موکسی

تراکم اتمسفر مریخ، تنها یک‌صدم تراکم اتمسفر کره‌ی زمین است و تقریبا کاملا از کربن‌دی‌اکسید تشکیل شده است؛ یعنی یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن. با داشتن تجهیزات مناسب و انرژی کافی، استخراج اکسیژن از کربن‌دی‌اکسید مریخ بسیار عملی و کاربردی خواهد بود.

به‌منظور بررسی این امکان، مریخ‌نورد پرسویرنس به دستگاهی به‌ نام موکسی مجهز شده است که می‌تواند برای مأموریت‌های آینده هم مفید باشد. این ابزار اتمسفر مریخ را وارد فیلتر هوا و اتمسفر را فشرده می‌کند و با کمپرسور اسکرال به آن گرما می‌دهد تا دمایش به ۸۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برسد. در این درجه حرارت بالا سرامیک اکسید، کربن‌دی‌اکسید را از‌طریق فرایندی به نام «الکترولیز اکسید جامد» به اکسیژن و کربن‌مونوکسید تقسیم می‌کند.

خودِ موکسی از مواداولیه‌ی مقاوم دربرابر گرما ساخته و با هواژل عایق‌بندی شده است. پوسته‌ی بیرونی دستگاه پوشش طلا دارد تا گرما را بازتاب دهد و از سایر بخش‌‌های مریخ‌نورد محافظت کند. در همین حین، قطعات نیکلِ تولیدشده با چاپ سه‌بُعدی به انتقال حرارت از گازهای داخل به بیرون و از بیرون به گازهای داخل کمک می‌کنند.

^{نمودار تولید اکسیژن موکسی}

در آزمایش اخیر، موکسی پیش از ورود به حالت تولید اکسیژن فرایندی دوساعته برای گرم‌شدن سپری کرد. پس از دو ساعت، موکسی موفق شد در هر ساعت تقریبا شش گرم اکسیژن تولید کند. این مقدار اکسیژن به هر فضانورد امکان می‌دهد دَه دقیقه نفس بکشد. مدل آینده‌ی موکسی با وزن یک تُن خواهد توانست چندین تُن اکسیژن از اتمسفر مریخ استخراج کند.

در جریان یک سال بعد مریخی (دو سال زمینی)، موکسی قرار است آزمایش‌هایی در سه مرحله انجام دهد. نخستین مرحله روی آزمایش خودِ دستگاه و دومین آزمایش روی تولید اکسیژن در شرایط مختلف اتمسفر متمرکز می‌شود و سومین مرحله موکسی وارد حالات عملیاتی جدید (نظیر تغییر‌دادن دمای عملیاتی) می‌شود. 

ترودی کورتس، از اعضای اداره‌ی مأموریت فناوری فضایی در ناسا، می‌گوید موکسی اولین ابزار برای تولید اکسیژن در دنیایی دیگر محسوب می‌شود و اولین فناوری در نوع خود است که به مأموریت‌های آینده کمک می‌کند با استفاده از عناصر موجود در محیط دنیایی دیگر به بقا در مریخ ادامه دهند.

کورتس می‌گوید موکسی سنگ‌پوشه (رگولیت) را که در کره‌ی زمین نیز پیدا می‌شود، در فرایندی خاص قرار می‌دهد و آن را به سازه‌ای بزرگ تبدیل می‌کند و کربن دی‌اکسید را به اکسیژن تبدیل می‌کند که بخش اعظم اتمسفر را تشکیل می‌دهد. کورتس می‌گوید این فرایندها به ما امکان می‌دهد چنین موادی را که به‌وفور یافت می‌شوند، به مواردی کاربردی تبدیل کنیم.