Живительная атмосфера
Марсоход Perseverance синтезировал кислород
На Марсе есть немного воды, но совсем нет кислорода. В этом заключается одна из проблем в будущем освоении этой планеты, если оно когда-нибудь случится. Кислород понадобится не только людям, рискнувшим долететь до Красной планеты, но и ракетам, чтобы вернуть этих смельчаков обратно. А для ракетного топлива нужен окислитель, и на Земле его роль играет в основном кислород. Этот газ можно выделить из воздуха, сжижить и залить в баки ракеты. Но если мы летим куда-то на другую планету, где нет космодрома со всей сопутствующей инфраструктурой, то и запас топлива придётся брать с учётом обратной дороги. То же самое касается и окислителя. Например, чтобы взлететь на ракете с поверхности Марса четырём космонавтам потребуется примерно 7 тонн топлива и 25 тонн кислорода. Если само топливо, скорее всего, придётся брать с собой, то вот почти в четыре раза больший объём кислорода тащить на ракете на Марс совсем не хочется.
Поэтому научиться получать кислород на месте – вполне практическая задача. Чтобы отработать технологию получения кислорода на Марсе, инженеры NASA создали специальный экспериментальный модуль MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment), который поместили на марсоход Perseverance. Кислород получается за счёт электролиза углекислого газа, которого в марсианской атмосфере с избытком. Для этого сначала компрессор поднимает давление воздуха примерно до одной атмосферы (напомним, что на Марсе давление в 160 раз ниже земного), после чего углекислый газ нагревается до 800° С и далее за счёт электролиза от молекулы CO2 «отрывают» один атом кислорода. Процесс происходит на твёрдом керамическом электроде из оксида циркония с добавлением скандия. Его особенность в том, что это пористый материал, проницаемый для ионов кислорода. Именно за счёт этого образовавшийся кислород можно отделить от исходной смеси газов и выделить в чистом виде. Модуль MOXIE рассчитан на производство примерно 10 грамм кислорода в час. Как пишет NASA, первые эксперименты показали работоспособность модуля – ему удалось наработать порядка 5 грамм кислорода.
