Perseverance закончил добывать кислород из атмосферы Марса — за два года и 16 подходов получено 122 грамма чистого газа

Эксперимент NASA по добыче кислорода из марсианской атмосферы официально завершен, но его результаты уже сейчас меняют подход к планированию пилотируемых миссий на Красную планету. Устройство MOXIE, проработавшее на борту марсохода Perseverance более двух лет, не просто подтвердило техническую возможность превращения углекислого газа в пригодный для дыхания O₂, а доказало, что технология готова к масштабированию. На пике производительности генератор выдавал 12 граммов кислорода в час с чистотой 98%, что вдвое превысило изначальные требования NASA. Эти показатели снимают один из главных вопросов, стоящих перед инженерами: хватит ли местных ресурсов для обеспечения жизнедеятельности экипажа и обратного топлива.

Как устроен «кислородный завод» на Марсе

В основе работы MOXIE лежит процесс твердооксидного электролиза. Аппарат засасывает разреженный марсианский воздух, который на 96% состоит из углекислого газа (CO₂), и нагревает его до 798 градусов Цельсия. При такой температуре молекула CO₂ распадается, высвобождая атомарный кислород. Побочным продуктом реакции становится угарный газ (CO), который выбрасывается обратно в атмосферу. Ключевая инженерная сложность заключалась в термоизоляции: чтобы раскаленная камера не повредила чувствительную электронику ровера, разработчики применили многослойную защиту из золотого напыления и аэрогеля.

Результаты, превзошедшие ожидания

За 16 сеансов работы, последний из которых состоялся 7 августа, установка суммарно синтезировала 122 грамма кислорода. Этого объема достаточно, чтобы небольшое животное могло дышать в течение примерно десяти часов, но для инженеров важнее не абсолютные цифры, а стабильность процесса. MOXIE работал в различных условиях: днем и ночью, во время пылевых бурь и при смене времен года. Каждый раз система подтверждала заявленную эффективность, что говорит о высокой устойчивости технологии к агрессивной внешней среде.

«Мы гордимся тем, что поддержали такую прорывную технологию, как MOXIE, которая позволяет превратить местные ресурсы в полезные продукты для будущих исследовательских миссий», — заявила Труди Кортес, директор по демонстрации технологий Управления космических технологий в штаб-квартире NASA. По её словам, протестировав эту технологию в реальных условиях, агентство ещё на один шаг приблизилось к будущему, когда астронавты будут самодостаточно жить на Красной планете.

Не только для дыхания: главное применение кислорода

Хотя способность дышать на Марсе — очевидное преимущество, основная потребность в кислороде связана с ракетным топливом. Для запуска с поверхности Марса кораблю потребуется огромное количество окислителя. Современные расчеты показывают, что для отправки обратного корабля на Землю необходимо произвести около 30 тонн кислорода. Масштабирование технологии MOXIE до таких объемов потребует создания автономной установки, которая будет работать непрерывно в течение 16–18 месяцев до прибытия экипажа. Нынешний эксперимент доказал, что «сырье» — марсианская атмосфера — подходит для этого идеально.

Тонкая марсианская атмосфера на 96% состоит из углекислого газа, что не годится для человека, дышащего кислородом. MOXIE работает по принципу разделения молекул углекислого газа, состоящих из одного атома углерода и двух атомов кислорода. При этом от каждой молекулы отделяется по одному атому кислорода, а в качестве побочного продукта выделяется угарный газ. По мере прохождения газов через прибор его система анализирует чистоту и количество кислорода.

Эксперимент MOXIE стал первой в истории демонстрацией технологий, которые люди могли бы использовать, чтобы находиться на Красной планете длительное время, а также иметь возможность вернуться домой, на Землю. Выработка кислорода нужна не только для дыхания человека, выращивания растений и других «бытовых» применений. Кислород также понадобится для работы двигателей ракет, на которых люди вернутся на Землю.

Разработка технологий, которые позволят нам использовать ресурсы на Луне и Марсе, имеет решающее значение для построения долгосрочного присутствия на Луне, создания устойчивой лунной экономики и позволит нам поддержать первоначальную кампанию по исследованию Марса человеком, — отметила заместитель главы NASA Памела Мэлрой.