მარსის ატმოსფერო ამჟამად სულაც არ არის დედამიწის ატმოსფეროსავით მეგობრული. ის უკიდურესად თხელია, დედამიწისაზე ასჯერ ნაკლებად მკვრივი და ძირითადად ნახშირორჟანგისგან შედგება. ადამიანმა რომ ის ჩაისუნთქოს, სულ მალე აღმოაჩენს, რომ ვერ სუნთქავს.
თუმცა, ამ მტვრიან, მშრალ უცხო პლანეტაზე უკვე არის პორტფელზე ოდნავ დიდი ერთი ხელსაწყო, რომელიც მარსის ატმოსფეროში სუნთქვისთვის ვარგის ჟანგბადს წარმოქმნის.
ეს გახლავთ ადამიანის მოხმარებისათვის საჭირო რესურსების ადგილზე წარმოების პირველი დემონსტრაცია სხვა პლანეტაზე, რომელიც გვიჩვენებს გზას, თუ როგორ უნდა ვაწარმოოთ ადამიანთა მისიებისთვის საჭირო სასუნთქი ჰაერი წითელ პლანეტაზე.
მისი სახელია MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization (ISRU) Experiment) და ჩამონტაჟებულია NASA-ს მავალ „პერსევერანსის“ მუცელში. იმისათვის, რათა მარსის ნახშირორჟანგი ნახშირჟანგად (ნახშირბადის მონოოქსიდი) და ჟანგბადად დაშალოს, იყენებს პროცესს, რომელსაც ელექტროლიზს უწოდებენ.
2021 წლის თებერვლიდან (როცა პერსევერანსი მარსზე დაჯდა) 2021 წლის ბოლომდე, MOXIE-მ ჟანგბადი შვიდჯერ აწარმოა და ამას მომავალშიც გააგრძელებს.
„ეს არის სხვა პლანეტური სხეულის ზედაპირზე რესურსების გამოყენების პირველი დემონსტრაცია, იქაური რესურსები ქიმიურად გარდაიქმნება რაღაც ისეთად, რაც ადამიანთა მისიისთვის გამოსადეგი იქნება. ისტორიული მოვლენაა“, — ამბობს ყოფილი ასტრონავტი და MOXIE-ს ჯგუფის წევრი მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტიდან (MIT) ჯეფრი ჰოფმანი.
ელექტროლიზის გზით ჟანგბადის წარმოება ახალი არ არის. მაგალითად, საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურზე ელექტროლიზს იყენებენ წყლის დასაშლელად წყალბადად და ჟანგბადად, რაც სუნთქვისათვის საჭირო ჰაერს წარმოქმნის.
თუმცა, წყალი მარსზე შეიძლება ზედმეტად ძვირფასი იყოს, რომ ამ მიზნით გაიხარჯოს და მოძებნეს სხვა ხელმისაწვდომი მეთოდი.
საბედნიეროდ, ჟანგბადი ბევრი ნაერთის შემადგენელი კომპონენტია, მათ შორის ნახშირორჟანგის, რომელიც მარსის ატმოსფეროს დაახლოებით 96 პროცენტს შეადგენს. მისი მოლეკულა შედგება ნახშირბადის ერთი და ჟანგბადის ორი ატომისგან.
ნახშირორჟანგის ელექტროქიმიური რედუქცია მის შემადგენელ ელემენტებად, კარგად არის ცნობილი და შესწავლილი; აქ, დედამიწაზე, მთავარი გამოწვევა იყო ისეთი ინსტრუმენტის შექმნა, რომელიც ამას მარსზე გააკეთებდა, ხელმისაწვდომი ინგრედიენტების ხარჯზე.
MOXIE-ს მიერ ჟანგბადის წარმოება მრავალსაფეხურიანი პროცესია.
პირველ რიგში, ის ის მარსის ჰაერს ფილტრში ატარებს, რომელიც მას ასუფთავებს. ამის შემდეგ, მარსის ასე დაწმენდილი ჰაერს კუმშავს, აცხელებს და გზავნის ხელსაწყო SOXE-ში (Solid OXide Electrolyzer). ეს ელექტროლიზერი ნახშირორჟანგს შლის ჟანგბადის იონებად და ნახშირჟანგად, რომელიც უკან, მარსის ატმოსფეროში გამოიყოფა.
ამის შემდეგ, ხდება ჟანგბადის იონების რეკომბინაცია O2-ად, ანუ მოლეკულურ ჟანგბადად, რომლის რაოდენობა და ხარისხიც შემდეგ იზომება და კვლავ უკან გამოიყოფა.
მეცნიერებმა განსაზღვრეს, რომ ამ პროცესის შედეგად, საიმედოდ წარმოიქმნა სუნთქვისათვის ვარგისი ჟანგბადი. რამდენიმე საათიანი გათბობის შემდეგ, ინსტრუმენტი ექსპერიმენტს ერთი საათის განმავლობაში ატარებს, შემდეგ კი ითიშება. ერთსაათიანი მუშაობისას, MOXIE-ს ათ გრამამდე ჟანგბადის წარმოქმნა შეუძლია, რაც ერთ ასტრონავტს სუნთქვისთვის დაახლოებით 20 წუთი უნდა ეყოს.
შვიდიდან ყოველ ჯერზე, MOXIE-მ 5,4-დან 8,9 გრამამდე მოლეკულური ჟანგბადი წარმოქმნა, ჯამში 49,9 გრამი.
გამომდინარე იქიდან, რომ მარსზე ტენიანობა და ჰაერის სიმკვრივე ძლიერ ცვალებადია, არა მხოლოდ დღე-ღამის განმავლობაში, არამედ სეზონების ცვლილების მიხედვითაც, საჭიროა, რომ MOXIE-მ ტემპერატურისა და ჰაერის სიმკვრივის ფართო დიაპაზონში იმუშაოს.
შვიდივე ჯერზე, MOXIE-მ ჟანგბადის წარმოება სხვადასხვა გარემო პირობებში შეძლო: დღისით, ღამით და წლის სხვადასხვა პერიოდში.
„ერთადერთი, რაც არ გვიცდია, არის მისი მუშაობა გარიჟრაჟზე და შებინდებისას, როდესაც ტემპერატურა არსებითად იცვლება. თუმცა, მალე ამასაც გავტესტავთ“, — ამბობს MOXIE-ს მთავარი მკვლევარი მაიკლ ჰეტჩი.
იდეალურ შემთხვევაში, მისი მიზანია სიცოცხლის მხარდამჭერი სისტემის შექმნა, რომელიც მუდმივად იმუშავებს, რადგან ადამიანებს სუნთქვა სჭირდებათ. ამავე დროს, საჭიროა, ის გაცილებით დიდი იყოს, ვიდრე MOXIE. როგორც ჰეტჩმა შარშან აღნიშნა, ასტრონავტთა მცირე ჯგუფს მარსზე ერთი წლის განმავლობაში დაახლოებით ერთი ტონა ჟანგბადი დასჭირდება.
ამაში არ იგულისხმება ჟანგბადი ძრავებისთვის, რაც უკან, დედამიწაზე დაბრუნებისათვის არის საჭირო. მკვლევართა გათვლებით, საერთო ჯამში, მისიას დაახლოებით 500 ტონა ჟანგბადი დასჭირდება.
ის, რაც ჯგუფმა MOXIE-ს ოპერირების პირველ წელს ისწავლა, მათ ასეთი დიდი სისტემის შექმნაში დაეხმარება, მაგრამ იქამდე ჯერ დიდი გზაა.
შემდეგი ექსპერიმენტი წელიწადის იმ დროს ჩატარდება, როდესაც ატმოსფერო ყველაზე მკვრივია. მკვლევართა განცხადებით, მაშინ ინსტრუმენტს მთელი სიმძლავრით დატვირთავენ და ჟანგბადის მაქსიმალური ოდენობის მიღებას შეეცდებიან.
ეს კი გვიჩვენებს არა მხოლოდ MOXIE-ს შესაძლებლობებს, არამედ მის შეზღუდვებსაც, რაც ასევე გამოსადეგი იქნება სამომავლო ეკიპაჟიანი მისიებისთვის უფრო მტკიცე მოწყობილობების შესაქმნელად.
კვლევა Science Advances-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
