Das Konzept dieses Künstlers zeigt Astronauten und menschliche Lebensräume auf dem Mars. Der Perseverance-Rover der NASA war mit einer Reihe von Technologien ausgestattet, die den Mars für Menschen sicherer und leichter erforschbar machen könnten. Eines davon ist MOXIE (Mars Oxygen In Situ Resource Utilization Experiment), ein Gerät, das erfolgreich Sauerstoff auf dem Mars erzeugt hat. Bildnachweis: NASA
Durch die Fahrt mit dem Rover Perseverance hat sich das Instrument als praktikable Technologie für Astronauten erwiesen Mars Um Sauerstoff für Treibstoff und Atmung zu produzieren.
Wenn die ersten Astronauten auf dem Mars landen, verfügen ihre Nachkommen dank der Luft, die sie atmen, und des Raketentreibstoffs, der sie nach Hause bringt, möglicherweise über ein Gerät in der Größe eines Mikrowellenherds.
Dieses Gerät namens MOXIE (Mars Oxygen Resource Utilization Experiment) erzeugte zum 16. und letzten Mal an Bord Sauerstoff. NASARover Ausdauer. Nachdem sich das Tool als viel erfolgreicher erwies als seine Entwickler am Massachusetts Institute of Technology (Massachusetts Institute of Technology) Der Betrieb wird voraussichtlich eingestellt.
„Die beeindruckende Leistung von MOXIE zeigt, dass es möglich ist, Sauerstoff aus der Marsatmosphäre zu extrahieren – Sauerstoff, der dazu beitragen könnte, zukünftige Astronauten mit Atemluft oder Raketentreibstoff zu versorgen“, sagte die stellvertretende NASA-Administratorin Pam Milroy. „Die Entwicklung von Technologien, die es uns ermöglichen, Ressourcen auf dem Mond und dem Mars zu nutzen, ist entscheidend für den Aufbau einer langfristigen Mondpräsenz, den Aufbau einer starken Mondwirtschaft und die Unterstützung der ersten menschlichen Erkundungsexpedition zum Mars.“
MOXIE (Mars Oxygen Resource Utilization Experiment) wurde 2019 in die Hülle des NASA-Rover Perseverance abgesenkt. Während der Mission extrahierte MOXIE 16 Mal Sauerstoff aus der Marsatmosphäre, um eine Methode zu testen, mit der zukünftige Astronauten Raketentreibstoff herstellen könnten, der sie starten würde . Zurück zur Erde. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech
Seit der Landung des Rovers Perseverance auf dem Mars im Jahr 2021 hat MOXIE insgesamt 122 Gramm Sauerstoff produziert, was einem kleinen Hund in 10 Stunden atmet. MOXIE war bei höchster Effizienz in der Lage, 12 Gramm Sauerstoff pro Stunde zu produzieren – das Doppelte der ursprünglichen Ziele der NASA für das Instrument – mit einer Reinheit von 98 % oder besser.
In der 16. Runde, am 7. August, produzierte das Gerät 9,8 Gramm Sauerstoff. MOXIE hat alle technischen Anforderungen erfolgreich erfüllt und wurde ein ganzes Marsjahr lang unter verschiedenen Bedingungen betrieben, sodass die Entwickler des Instruments viel über die Technologie lernen konnten.
Innovative Technologie für zukünftige Erkundungen
„Wir sind stolz darauf, fortschrittliche Technologien wie MOXIE zu unterstützen, die heimische Ressourcen in nützliche Produkte für zukünftige Erkundungsmissionen umwandeln können“, sagte Trudy Curtis, Technologiedemonstrationsmanagerin für das Space Technology Mission Directorate (STMD) im NASA-Hauptquartier in Washington. Finanziert die MOXIE-Demonstration. „Indem wir diese Technologie unter realen Bedingungen demonstrieren, sind wir einer Zukunft, in der Astronauten außerhalb der Erde auf dem Roten Planeten leben, einen Schritt näher gekommen.“
MOXIE erzeugt molekularen Sauerstoff durch einen elektrochemischen Prozess, der einzelnen Sauerstoff trennt Mais jedes aus der dünnen Marsatmosphäre gepumpten Kohlendioxidmoleküls. Während diese Gase durch das System strömen, werden sie analysiert, um die Reinheit und Menge des erzeugten Sauerstoffs zu überprüfen.
Pionierarbeit bei der Nutzung der Marsressourcen
Während sich viele der Experimente von Perseverance mit den grundlegenden wissenschaftlichen Zielen der Mission befassen, hat sich MOXIE auf die zukünftige Erforschung des Menschen konzentriert. MOXIE war die erste Demonstration einer Technologie, mit der Menschen auf dem Roten Planeten bleiben und ihn verlassen konnten. Das Sauerstoffproduktionssystem könnte künftigen Missionen auf verschiedene Weise helfen, aber das wichtigste davon wird als Quelle für Raketentreibstoff dienen, der in industriellen Mengen benötigt wird, um mit den Astronauten auf ihrer Heimreise Raketen zu starten.
Anstatt große Mengen Sauerstoff mit zum Mars zu bringen, könnten zukünftige Astronauten von der Erde leben und zum Überleben Materialien nutzen, die sie auf der Planetenoberfläche finden. Dieses Konzept – In-situ-Ressourcennutzung oder ISRU genannt – hat sich zu einem wachsenden Forschungsgebiet entwickelt.
„MOXIE hat der ISRU-Gemeinschaft eindeutig als Inspiration gedient“, sagte der Hauptforscher des Instruments, Michael Hecht vom MIT. „Es zeigte, dass die NASA bereit war, in diese Art von Zukunftstechnologie zu investieren. Sie war ein Pionier, der die spannende Weltraumressourcenindustrie beeinflusste.“
Der Perseverance-Rover der NASA, der in dieser Darstellung gezeigt wird, enthält ein Gerät namens MOXIE. Es produzierte effektiv Sauerstoff auf dem Mars und ebnete damit zukünftigen Astronauten den Weg, die Ressourcen des Planeten zum Überleben und Reisen zu nutzen. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech
Zukünftiger Fokus
Der nächste Schritt wird nicht die Entwicklung von MOXIE 2.0 sein, obwohl Hecht und sein Team viel darüber gelernt haben, wie man eine effizientere Version des Tools entwerfen kann. Vielmehr würde es darum gehen, ein groß angelegtes System zu schaffen, das einen Sauerstoffgenerator wie MOXIE und eine Möglichkeit zur Verflüssigung und Speicherung dieses Sauerstoffs umfassen würde.
Vor allem aber wünscht sich Hecht, dass andere Technologien den Mars erobern. „Wir müssen Entscheidungen darüber treffen, welche Dinge auf dem Mars validiert werden sollen“, sagte Hecht. „Ich denke, es gibt viele Technologien auf dieser Liste; Ich bin so froh, dass MOXIE der Erste war.
Das ISRU Mars Oxygen Experiment (MOXIE) ist eine Explorationstechnologieuntersuchung, bei der Sauerstoff aus Kohlendioxid in der Marsatmosphäre erzeugt wird. Bildnachweis: NASA
Mehr zur Mission
Das Hauptziel der Mars-Mission Perseverance ist die Astrobiologie, einschließlich der Suche nach Anzeichen antiken mikrobiellen Lebens. Der Rover wird die Geologie und das vergangene Klima des Planeten beschreiben, den Weg für die Erforschung des Roten Planeten durch Menschen ebnen und die erste Mission sein, die Marsgestein und Regolith (zerkleinertes Gestein und Staub) sammelt und lagert.
Nachfolgende NASA-Missionen in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA)Europäische Weltraumorganisation) wird ein Raumschiff zum Mars geschickt, um diese versiegelten Proben von der Oberfläche zu sammeln und sie zur eingehenden Analyse zur Erde zurückzubringen.
Die Mars 2020 Perseverance-Mission ist Teil des Mond-Mars-Erkundungsansatzes der NASA, zu dem auch Artemis-Missionen zum Mond gehören, die zur Vorbereitung der menschlichen Erkundung des Roten Planeten beitragen sollen.
Das Jet Propulsion Laboratory der NASA, das für die Agentur vom California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, verwaltet wird, baute den Perseverance Rover und verwaltet den Betrieb.
Labor für Strahlantriebe Verwaltet das MOXIE-Projekt für das Technology Demonstration Task Program innerhalb von STMD. MOXIE wurde auch vom Exploration Systems Development Mission Directorate und dem Science Mission Directorate der NASA unterstützt.