Tag und Nacht und zu jeder Jahreszeit erzeugt MOXIE zuverlässig Atemsauerstoff aus der verdünnten Atmosphäre des Roten Planeten.
Das MIT In-Situ Oxygen Production Experiment oder MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) produziert seit April 2021 erfolgreich Sauerstoff aus der Atmosphäre des Roten Planeten. Es startete etwa zwei Monate nach der Landung des Perseverance Rovers auf der Marsoberfläche.
In einer in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie berichten Wissenschaftler, dass MOXIE bis Ende 2021 in sieben Versuchsläufen Sauerstoff produzieren konnte.
Sie wurden unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen, einschließlich Tag und Nacht, und in verschiedenen Marsjahreszeiten durchgeführt. Bei jedem Versuchslauf erreichte das Instrument sein Ziel, sechs Gramm Sauerstoff pro Stunde zu produzieren. Das entspricht etwa der Geschwindigkeit eines kleinen Baumes auf der Erde.
Wissenschaftler spekulieren, dass eine vergrößerte Version von MOXIE vor einer bemannten Mission zum Mars geschickt werden könnte, wo es kontinuierlich Sauerstoff in einer Menge von mehreren hundert Bäumen produzieren kann.
Bei dieser Leistung sollte das System genug Sauerstoff produzieren, um die Menschen nach ihrer Ankunft am Leben zu erhalten, und die Rakete betanken, um die Astronauten zurück zur Erde zu bringen.
Die aktuelle Version von MOXIE ist klein genug, um an Bord des Perseverance-Rover zu passen. Das Instrument wurde für kurze Betriebszeiten gebaut und schaltet sich bei jedem Start ein und aus, je nach Erkundungszeitplan und Missionsaufgaben des Rovers.
Im Gegensatz dazu würde eine vollwertige Sauerstoffanlage für den Mars größere Einheiten umfassen, die idealerweise kontinuierlich laufen würden.
Trotz der notwendigen Einschränkungen im aktuellen MOXIE-Design hat das Instrument gezeigt, dass es die Marsatmosphäre effizient und zuverlässig in reinen Sauerstoff umwandeln kann.
Dazu wird zunächst Marsluft durch einen Filter gesaugt, der sie von Schadstoffen reinigt. Die Luft wird dann unter Druck gesetzt und durch einen Festoxidelektrolyseur (SOXE) geleitet. Dieses von OxEon Energy entwickelte und hergestellte Gerät spaltet kohlendioxidreiche Luft elektrochemisch in Sauerstoffionen und Kohlenmonoxid.
Die Sauerstoffionen werden dann freigesetzt und rekombiniert, um atembaren molekularen Sauerstoff oder O2 zu bilden. MOXIE misst dann die Menge und Reinheit dieses Ausstoßes, bevor es zusammen mit Kohlenmonoxid und anderen atmosphärischen Gasen harmlos wieder in die Luft abgegeben wird.
Seit der Rover im Februar 2021 gelandet ist, haben MOXIE-Ingenieure das Instrument während des Marsjahres sieben Mal gestartet. Es dauert jedes Mal ein paar Stunden, um sich aufzuwärmen, dann eine weitere Stunde, um Sauerstoff zu produzieren, bevor der Strom wieder abgeschaltet wird. Jeder Start war zu unterschiedlichen Tages- und Nachtzeiten und zu unterschiedlichen Jahreszeiten geplant, um zu sehen, ob sich MOXIE an die sich ändernden atmosphärischen Bedingungen des Planeten anpassen konnte.
Die Atmosphäre des Mars ist viel variabler als die der Erde, stellen die Forscher fest. Die Dichte der Luft kann sich im Laufe des Jahres zweimal ändern, und die Temperatur kann sich um 100 Grad ändern. Eines der Ziele ist zu zeigen, dass wir zu jeder Jahreszeit arbeiten können.
Bisher hat MOXIE gezeigt, dass es zu fast jeder Tages- und Jahreszeit auf dem Mars Sauerstoff produzieren kann.
Wenn MOXIE trotz ständigem Ein- und Ausschalten erfolgreich betrieben werden kann, bedeutet dies, dass ein vollwertiges System, das für den Dauerbetrieb ausgelegt ist, Tausende von Stunden laufen kann.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
2022-09-01 13:46:48
Autor: Vitalii Babkin