קופסה ‘היסטורית’ על מאדים מייצרת חמצן בקצב של עץ אחד

כאשר הרובר הרובוטי Perseverance של נאס”א התפוצץ למאדים בשנה שעברה, הוא הביא איתו קופסה קטנה ומוזהבת בשם MOXIE, עבור ניסוי ניצול משאבי החמצן במקום במאדים.

מאז, MOXIE מייצרת חמצן מאוויר דק של מאדים.

וביום רביעי בכתב העת Science Advances, הצוות שמאחורי המתקן הזה אישר ש-MOXIE עבד כל כך טוב שתפוקת החמצן שלו דומה לקצב התפוקה של עץ אדמה צנוע.

עד סוף 2021, נתונים נרחבים הראו כי MOXIE הגיעה בהצלחה לתפוקת יעד החמצן שלה של שישה גרם לשעה במהלך שבע ריצות ניסוי נפרדות, כמו גם במגוון תנאים אטמוספריים. זה כולל יום ולילה, עונות מאדים שונות ועוד דברים כאלה.

“הדבר היחיד שלא הוכחנו הוא ריצה עם שחר או בין ערביים, כשהטמפרטורה משתנה באופן מהותי”, אמר מייקל הכט, החוקר הראשי של משימת MOXIE במצפה הכוכבים של המכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס, בהודעה לעיתונות. “יש לנו אס בשרוול שיאפשר לנו לעשות את זה, וברגע שנבדוק את זה במעבדה, נוכל להגיע לאבן הדרך האחרונה כדי להראות שאנחנו באמת יכולים לרוץ בכל עת.”

כאן ממוקמת MOXIE על הרובר מאדים.

נאס”א

עבור מדענים וסוכנויות חלל כאחד, זה מרגש במיוחד שההבטחה של MOXIE מתקיימת חזקה, מכיוון שלצירי הזמן המוצעים עבור משלחות מאדים עמוסות האסטרונאוטים יש מועדים קרובים ללמידה כיצד לשמור על בטיחות חוקרי החלל העתידיים של כוכבי הלכת האדומים.

נראה שהמטרה של מנכ”ל SpaceX, אילון מאסק להנחית בני אדם על מאדים, היא 2029, למשל, ושל נאס”א. משימת הירח הקרובה של ארטמיס I נועד לסלול את הדרך לטיולי מאדים שתוכננו בשנות ה-2030 או ה-2040. “כדי לתמוך במשימה אנושית למאדים, עלינו להביא הרבה דברים מכדור הארץ, כמו מחשבים, חליפות חלל ובתי גידול”, אמר ג’פרי הופמן, סגן החוקר הראשי של MOXIE ופרופסור ב-MIT, בהודעה לעיתונות. “אבל חמצן ישן ומטומטם? אם אתה יכול להגיע לשם, לך על זה – אתה הרבה לפני המשחק.”

כפי שהוא נראה, MOXIE הוא סופר קטן (זה בעצם בגודל של טוסטר), אבל זה יכול להיות דבר טוב. זה אומר שאם מדענים יכולים איכשהו להגדיל את גודל הקובייה המעוצבת, MOXIE יכול לייצר הרבה יותר משישה גרם חמצן לשעה בלבד.

“למדנו כמות עצומה שתודיע למערכות עתידיות בקנה מידה גדול יותר”, אמר הכט.

אולי יום אחד, אומרים החוקרים, הוא יוכל בסופו של דבר לייצר חמצן בקצב של כמה מאות עצים, ובכך לקיים אסטרונאוטים ברגע שהם מגיעים למאדים ולדלק רקטות הדורשות אלמנט מעניק חיים כדי להחזיר את הצוות לכדור הארץ.

“אסטרונאוטים שמבלים שנה על פני השטח אולי ישתמשו בטון מטרי אחד ביניהם”, אמר הכט בהודעה לעיתונות של נאס”א בשנה שעברה. אבל, לפי סוכנות החלל, הורדת ארבעה אסטרונאוטים משטח המאדים במשימה עתידית תצריך כ-15,000 פאונד (7 טון מטרי) של דלק רקטי ו-55,000 פאונד (25 טון) חמצן. להביא את כל החמצן הזה מכדור הארץ יהיה יקר ובלתי יעיל.

אז, כפי שאומר הופמן, למה לא פשוט לייצר את כל החמצן על כוכב הלכת הצחיח עצמו?

איך MOXIE עובד?

במאדים, MOXIE הופך באופן פעיל פחמן דו חמצני באטמוספרה של מאדים – שם היסוד מהווה 96% עצום – לחמצן נושם.

כימיה קטנה 101 היא שמולקולות פחמן דו חמצני מורכבות מאטום פחמן אחד ושני אטומי חמצן. החלקים האלה בעצם דבוקים זה לזה. אבל מכשיר בתוך MOXIE, הנקרא Solid Oxide Electrolyzer, יכול לקטוף את פיסות החמצן בתוך אותן מולקולות CO2 שמדענים מתעניינים בהן. לאחר השלמתם, כל חלקיקי החמצן הצפים חופשיים משולבים מחדש ל-O2, הלא הם מולקולות עם שני אטומי חמצן, הידועים גם כסוג החמצן שאנו מכירים ואוהבים.

אני יודע שזה שונה, אבל אני כל הזמן חושב על ה-WALL-E של פיקסאר שעושה את זה. אז, כמו ש-WALL-E היה אומר: טא-דה!

במה שנראה כמו חדר נקי במעבדה, אנו יכולים לראות את מנגנון המוקסי הזהוב המעוצב המחובר לחוטים ולמכשירי מתכת אחרים שמחזיקים אותו.

טכנאים במעבדת ההנעה הסילון של נאס”א מורידים את מכשיר ניסוי ניצול משאבי החמצן במקום במאדים (MOXIE) לתוך בטנו של רובר ה- Perseverance.

נאס”א/JPL-Caltech

“זוהי ההדגמה הראשונה של שימוש ממשי במשאבים על פני השטח של גוף פלנטרי אחר, והפיכתם כימית למשהו שיהיה שימושי עבור משימה אנושית”, אמר הופמן. “זה היסטורי במובן הזה”.

לאורך הדרך, תהליך זה מצריך שימוש בחום סופר-גבוה – שמגיע לטמפרטורות של כ-1,470 מעלות פרנהייט (800 צלזיוס) – וזה באופן מרתק מה שנותן ל-MOXIE את ציפוי הזהב האופייני לה.

כמו עם טלסקופ החלל פורץ הדרך של נאס”א, ג’יימס ווב, על MOXIE להיות מוגן מפני חום אינפרא אדום מכיוון שהוא פועל עם החום עצמו. ציפוי זהב עושה בדיוק את זה, ולמעשה גם המראות של ה-JWST מצופות בזהב מהסיבה המדויקת.

מתקפל

כנף אחת של המראה הראשית של טלסקופ החלל ג’יימס ווב נפתחת למקומה במהלך בדיקה אחרונה של מערכת פריסת המראה במאי 2021. בדוק את היופי המצופה זהב.

נאס”א

בשלב הבא, צוות MOXIE מתכוון להדגים כי MOXIE עובד היטב בתנאים אינטנסיביים עוד יותר, כמו ריצה הבאה שתתרחש במהלך “הצפיפות הגבוהה ביותר של השנה”, אמר הכט. “נציב הכל גבוה ככל שנעז, וניתן לזה לרוץ כל עוד אנחנו יכולים”.

Leave a Comment