مریخ‌نورد استقامت برای اولین بار از جو مریخ اکسیژن تولید کرد

یکی از اهداف ناسا برای مریخ‌نورد استقامت (Perseverance)، استخراج اکسیژن از اتمسفر نازک مریخ است. ابزار کوچکی به نام ماکسی (MOXIE) که خلاصه عبارت «آزمایش بهره‌برداری از منبع موضعی اکسیژن در مریخ» است، همراه با استقامت به سیاره سرخ رفت و در تاریخ ۳۱ فروردین ۱۴۰۰ در ۶۰ امین روز مریخی توانست برای اولین بار کربن دی‌اکسید مریخ را به اکسیژن قابل استفاده تبدیل کند.

این تکنولوژی به تازگی توسعه یافته است و می‌تواند راه خود را از داستان‌های علمی-تخیلی به حقایق علمی باز کند. از اکسیژن تولید شده می‌توان به عنوان سوخت موشک برای پرتاب فضانوردان آینده به مریخ استفاده کرد و حتی شاید روزی بتوان از آن برای تنفس در مریخ استفاده کرد. ماکسی مانند مدا (MEDA) که یک ایستگاه هواشناسی قابل حمل است، برای بررسی کارایی‌های این تکنولوژی به مریخ فرستاده شده است.

ماکسی اولین قدم مهم برای تبدیل کربن دی‌اکسید به اکسیژن در مریخ است. با وجود اینکه هنوز کارهای زیادی پیش رویش دارد، نتایج اولیه‌‌اش بسیار امیدوارکننده است. اکسیژن فقط برای تنفس ما نیست و حتی برای سوخت موشک‌ها هم به اکسیژن نیاز داریم. کاوشگران آینده مریخ برای بازگشت به زمین به این تکنولوژی برای تولید اکسیژن نیاز دارند. چه برای موشک‌ها و چه برای فضانوردان، اکسیژن نقش کلیدی ایفا می‌کند.

برای برای فعال کردن سوخت درون موشک به اکسیژن بیشتری نسبت به خود سوخت نیاز داریم. برای رساندن ۴ فضانورد به مریخ، به ۷ تن سوخت موشک و ۱۵ تن اکسیژن نیاز داریم. در عین حال، فضانوردان برای یک سال زندگی در مریخ به اکسیژن بسیار کمتری برای کار و تنفس نیاز دارند و ممکن است در تمام سال فقط به یک تن اکسیژن نیاز داشته باشند.

حمل ۲۵ تن اکسیژن به مریخ برای بازگشت کار طاقت‌فرسایی است و استفاده از مبدل اکسیژن یک تنی – که نسخه بزرگتر و قدرتمندتر ماکسی است – بسیار به صرفه و حتی عملی‌تر است.

۹۶ درصد اتمسفر مریخ را کربن دی‌اکسید تشکیل می‌دهد و کار ماکسی، جداسازی اتم‌های اکسیژن از کربن دی‌اکسید و تبدیل آن به مولکول اکسیژن است. در این واکنش، کربن مونوکسید به عنوان محصول اضافه تولید شده و در جو مریخ رها می‌شود.

پروسه تبدیل به دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس نیاز دارد. ماکسی برای تولید این حرارت از مواد مقاوم به گرما ساخته شده است. این بخش‌ها متشکل از پیستون‌های پرینت سه بعدی آلیاژ نیکل است و در حالی که گازهای مورد نظر درون آن‌ها جریان پیدا می‌کنند، این پیستون‌ها وظیفه سرد و گرم کردن این گازها را دارند و با کمک ایروژل این گرما درون دستگاه باقی می‌ماند.

ماکسی با یک لایه طلا پوشیده شده است که از آن در برابر امواج مادون قرمز محافظت می‌کند و آن‌ها را بازتاب می‌کند. این کار در عین حال به بخش‌های دیگر استقامت آسیب می‌رساند.

ماکسی در اولین آزمایش خود، ۵ گرم اکسیژن تولید کرد که تقریبا مساوی با ۱۰ دقیقه تنفس یک فضانورد است و در حداکثر توانایی خود می‌تواند در هر ساعت ۱۰ گرم اکسیژن تولید کند. ماکسی با این هدف طراحی شد که سلامت و دوام آن را در سفر به مریخ و فرود روی سطح این سیاره بسنجند. انتظار می‌رود که این دستگاه در یک سال مریخی (تقریبا دو سال زمینی)، حداقل ۹ بار دیگر آزمایش استخراج اکسیژن را انجام دهد.

این آزمایش‌ها در سه فاز انجام می‌شوند:

• در فاز اول عملکردهای این ابزار بررسی می‌شود.
• در فاز دوم پروسه تبدیل اکسیژن در شرایط جوی متفاوت انجام می‌شود. (ساعات متفاوت روز یا فصول مختلف)
• در فاز سوم شرایط سخت‌تر می‌شود و آزمایش‌ها در سه دمای مختلف یا حتی بیشتر انجام می‌شود.

ماکسی علاوه بر این که اولین ابزاری است که در سیاره‌ای دیگر اکسیژن تولید می‌کند، اولین در نوع خودش است که به ماموریت‌های آینده کمک می‌کند تا با عناصر همان محیط، در سیاره مقصد دوام بیاورند.

اطلاعات بیشتر درباره استقامت

آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا یا جی پی ال، مسئول ساخت و هدایت مریخ‌نورد استقامت است. زمینه تخصصی مورد بررسی این ماموریت، اخترزیست‌شناسی است که شامل جستجوی نشانه‌های حیات میکروبی در گذشته این سیاره است. استقامت جغرافیای این سیاره و اقلیم گذشته آن را مطالعه، و راه کاوش‌های انسانی به مریخ را باز می‌کند. همچنین استقامت اولین ماموریتی است که سنگ و خاک مریخ را برای تحقیقات آینده جمع‌آوری می‌کند.

ناسا در آینده با همکاری سازمان فضایی اروپا، در ماموریتی دیگر به مریخ رباتی می‌فرستد تا این نمونه‌های استقامت را از سطح مریخ جمع‌آوری کند و به زمین بازگرداند. این ماموریت بخشی از چشم‌انداز «ماه به مریخ» ناسا است که شامل ماموریت آرتمیس به ماه برای آماده‌سازی فضانوردان در کاوش‌های مریخی می‌شود.