Nästan 55 miljoner km från jorden, på Mars röda och dammiga yta, bevisar ett instrument lika stor som en mikrovågsugn att det på ett tillförlitligt sätt kan göra jobbet som ett litet träd.
Ett experiment om användningen av syreresurser på plats (The MIT-ledd Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), eller MOXIE, utfört av MIT och NASA, har framgångsrikt producerat syre från den röda planetens koldioxidrika atmosfär sedan april 2021. Detta kommer ungefär två månader efter att det landade på Mars yta som en del av NASA:s Perseverance och Mars 2020-uppdrag.
I en studie publicerad igår i tidskriften Science Advances, rapporterar forskarna att i slutet av 2021 kunde MOXIE producera syre i sju experimentella körningar. De genomfördes under olika atmosfäriska förhållanden, inklusive dag och natt, såväl som under olika årstider på mars. I varje experimentell körning uppnådde enheten sitt mål att producera 6 g syre per timme. Detta är ungefär hastigheten för ett litet träd på jorden.
Forskare föreslår att en uppskalad version av MOXIE skulle kunna skickas till Mars innan ett mänskligt uppdrag, där det kontinuerligt skulle kunna producera syre i en hastighet av flera hundra träd. Vid den kraften skulle systemet behöva producera tillräckligt med syre för att upprätthålla människor när de väl anländer, samt tanka raketen för att återföra astronauterna till jorden. Kontinuerlig produktion av MOXIE är fortfarande ett lovande första steg mot detta mål.
"Vi lärde oss en enorm mängd information som kommer att informera framtida system i större skala", säger Michael Hecht, chefsutredare för MOXIE-uppdraget vid MIT:s Haystack Observatory.
MOXIES syreproduktion på Mars är också den första demonstrationen av "resursutnyttjande på plats." Det är idén att skörda och använda en planets råvaror (i det här fallet koldioxid på Mars) för att producera resurser (som syre) som annars skulle behöva transporteras från jorden.
"Detta är den första demonstrationen av att faktiskt ta resurser på ytan av en annan planetkropp och kemiskt omvandla dem till något som skulle vara användbart för ett mänskligt uppdrag", säger MOXIE biträdande huvudutredare Jeffrey Hoffman.
Den nuvarande versionen av MOXIE är tillräckligt liten för att passa ombord på Perseverance-rovern. Den byggdes för att fungera under korta tidsperioder och slås på och av vid varje lansering, beroende på roverns utforskningsschema och uppdragsansvar. Däremot skulle en fullskalig syreanläggning för Mars innehålla större enheter som helst skulle fungera kontinuerligt.
Trots de nödvändiga begränsningarna i MOXIES nuvarande design har enheten visat att den effektivt och tillförlitligt kan omvandla Mars atmosfär till rent syre. Det gör den genom att först andas in Marsluft genom ett filter som renar den från föroreningar. Luften trycksätts sedan och passerar genom en elektrolysör för fast oxid (SOXE). Denna enhet är designad och tillverkad av OxEon Energy och delar elektrokemiskt koldioxidrik luft till syrejoner och kolmonoxid.
Syrejoner frigörs sedan och rekombinerar för att bilda andningsbart molekylärt syre. MOXIE mäter sedan mängden och renheten av denna utmatning innan den släpps tillbaka till luften tillsammans med kolmonoxid och andra atmosfäriska gaser.
Sedan rovern landade i februari 2021 har MOXIE-ingenjörer lanserat instrumentet sju gånger under marsåret. Varje gång tar det några timmar att värma upp, sedan ytterligare en timme för att göra syre innan den stängs av igen. Varje uppskjutning var schemalagd vid en annan tid på dagen eller natten och vid en annan tid på året för att testa om MOXIE kunde anpassa sig till förändrade atmosfäriska förhållanden på planeten.
"Mars atmosfär är mycket mer varierande än jordens," konstaterar Hoffman. "Luftens densitet kan fördubblas under året, och temperaturen kan ändras med 100°. Ett av målen är att visa att det kan fungera när som helst på året."
För nu har MOXIE visat att den kan producera syre nästan när som helst under Marsdagen eller årstiden.
Du kan hjälpa Ukraina att kämpa mot de ryska inkräktarna, det bästa sättet att göra detta är att donera pengar till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.
Också intressant:
- Den nya kartan över Mars vattenresurser kommer att vara ovärderlig för framtida forskning
- Din kropp kommer att förändras när du når Mars