낮과 밤, 계절에 따라 이 기기는 붉은 행성의 얇은 대기에서 숨쉴 수 있는 산 소를 생성합니다.

지구에서 거의 1억 마일 떨어진 화성의 붉고 먼지 투성이 표면에서 도시락 크기의 기구가 작은 나무의 일을 안정적으로 수행할 수 있음을 증명하고 있습니다.

MIT 주도 화성 산소 현장 자원 활용 실험(MOXIE)은 NASA의 Perseverance 로버 임무의 일환으로 화성 표면에 착륙한 2021년 2월부터 화성의 이산화탄소가 풍부한 대기에서 산소를 성공적으로 만들고 있습니다. .

저널에 발표된 연구에서 과학 발전, 연구원들은 2021년 말까지 MOXIE가 낮과 밤, 화성의 다양한 계절을 포함한 다양한 대기 조건에서 7번의 실험을 통해 산소를 생산할 수 있었다고 보고합니다. 각 실행에서 이 기기는 시간당 6g의 산소를 생산한다는 목표에 도달했습니다. 이는 지구상의 평범한 나무의 속도와 비슷합니다.

연구원들은 MOXIE의 확대 버전이 수백 그루의 나무 속도로 지속적으로 산소를 생산하기 위해 인간이 임무를 수행하기 전에 화성으로 보낼 수 있다고 생각합니다. 그 용량에서 시스템은 인간이 도착한 후 생존할 수 있는 충분한 산소를 생성하고 우주 비행사를 지구로 귀환시키기 위한 로켓에 연료를 공급해야 합니다.

지금까지 MOXIE의 꾸준한 생산량은 그 목표를 향한 유망한 첫 걸음입니다.

“우리는 더 큰 규모로 미래 시스템에 정보를 제공할 엄청난 양을 배웠습니다.”라고 MIT Haystack Observatory의 MOXIE 임무 수석 연구원인 Michael Hecht가 말했습니다.

화성에서 MOXIE의 산소 생산은 또한 행성의 물질(이 경우 화성의 이산화탄소)을 수확하고 사용하여 그렇지 않으면 지구에서 운송되어야 합니다.

“이것은 다른 행성 표면의 자원을 실제로 사용하여 화학적으로 인간의 임무에 유용한 것으로 변환하는 첫 번째 시연입니다.”라고 MIT 부서의 실습 교수인 MOXIE 부주임연구원인 Jeffrey Hoffman이 말했습니다. 항공 및 우주 비행학. “그런 의미에서 역사적이다.”

Hoffman과 Hecht의 MIT 공동 저자에는 MOXIE 팀 구성원인 Jason SooHoo, Andrew Liu, Eric Hinterman, Maya Nasr, Shravan Hariharan 및 Kyle Horn이 있으며 MOXIE의 개발, 비행 소프트웨어, 포장 및 출시 전 테스트.

계절에

MOXIE의 현재 버전은 Perseverance 로버에 탑재하기 위해 설계상 작으며 로버의 탐사 일정 및 임무 책임에 따라 각 실행에서 시작 및 종료되는 짧은 기간 동안 실행되도록 제작되었습니다. 대조적으로, 본격적인 산소 공장에는 이상적으로 연속적으로 작동하는 더 큰 장치가 포함됩니다.

MOXIE의 현재 설계에 필요한 절충안에도 불구하고 이 장비는 화성의 대기를 순수 산소로 안정적이고 효율적으로 변환할 수 있음을 보여주었습니다. 그것은 먼저 오염 물질을 청소하는 필터를 통해 화성의 공기를 끌어들임으로써 그렇게 합니다. 그런 다음 공기가 가압되어 OxEon Energy에서 개발 및 제작한 장비인 SOXE(고체 산화물 전해기)를 통해 보내집니다. 이 장비는 이산화탄소가 풍부한 공기를 전기화학적으로 산소 이온과 일산화탄소로 분리합니다.

그런 다음 산소 이온은 분리되고 재결합되어 호흡 가능한 분자 산소 또는 O를 형성합니다.₂MOXIE는 양과 순도를 측정한 다음 일산화탄소 및 기타 대기 가스와 함께 무해하게 공기 중으로 방출합니다.

2021년 2월 탐사선이 착륙한 이후 MOXIE 엔지니어들은 화성 1년 동안 장비를 7번 가동했습니다. 매번 몇 시간씩 예열하고 나서 다시 전원을 끄기 전에 산소를 만드는 데 한 시간이 더 걸렸습니다. MOXIE가 행성 대기 조건의 변화를 수용할 수 있는지 확인하기 위해 각 실행은 낮과 밤, 그리고 다른 계절에 다른 시간으로 계획되었습니다.

“화성의 대기는 지구보다 훨씬 더 다양합니다.”라고 호프만은 지적합니다. “공기의 밀도는 1년 내내 2배 정도 변할 수 있고 온도는 100도까지 변할 수 있습니다. 한 가지 목표는 우리가 모든 계절에 달릴 수 있다는 것을 보여주는 것입니다.”

지금까지 MOXIE는 화성의 거의 모든 시간에 산소를 생성할 수 있음을 보여주었습니다.

“우리가 시연하지 않은 유일한 것은 온도가 크게 변하는 새벽이나 황혼에 달리는 것입니다.”라고 Hecht는 말합니다. “우리는 그렇게 할 수 있는 에이스를 가지고 있으며, 일단 실험실에서 테스트하면 마지막 이정표에 도달하여 언제든지 실제로 달릴 수 있음을 보여줄 수 있습니다.”

경기를 앞두고

MOXIE가 화성에서 계속해서 산소를 생산함에 따라 엔지니어들은 대기 밀도와 이산화탄소 수준이 높은 화성의 봄에 특히 화성의 봄에 산소 용량을 늘리고 생산량을 늘릴 계획입니다.

Hecht는 다음과 같이 말했습니다. “그래서 우리는 모든 것을 우리가 감히 할 수 있는 한 높게 설정하고 가능한 한 오래 실행하도록 할 것입니다.”

그들은 또한 마모의 징후가 있는지 시스템을 모니터링할 것입니다. MOXIE는 Perseverance 로버에 실린 여러 실험 중 하나일 뿐이므로 본격적인 시스템처럼 계속해서 실행할 수는 없습니다. 대신, 계측기는 각 실행과 함께 시작 및 종료되어야 합니다. 시간이 지남에 따라 시스템을 저하시킬 수 있는 열 스트레스입니다.

MOXIE가 켜고 끄기를 반복해도 성공적으로 작동할 수 있다면 연속적으로 작동하도록 설계된 본격적인 시스템이 수천 시간 동안 작동할 수 있음을 시사합니다.

“화성에 대한 인간의 임무를 지원하기 위해 우리는 컴퓨터, 우주복, 서식지와 같은 많은 것들을 지구에서 가져와야 합니다.”라고 Hoffman은 말합니다. “하지만 멍청한 늙은 산소? 거기까지 갈 수 있다면 가십시오. 당신은 게임보다 훨씬 앞서 있습니다.”

이 연구는 부분적으로 NASA의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220831152733.htm