Succesvolle O₂-productie op Mars

PRESTEER ALS EEN BOOM: Het MOXIE-instrument aan boord van de Perseverance-rover kan onder verschillende atmosferische omstandigheden op betrouwbare wijze zuurstof uit koolstofdioxide in de lucht van Mars halen, met resultaten vanaf 2021. In zeven testcycli bereikte het instrument gemiddeld zes gram zuurstof per uur . Tot nu toe is het concept succesvol gebleken. Volgens het plan zouden grotere fabrieken gas kunnen produceren voor de ademlucht van reizigers op Mars en om raketten op de Rode Planeet voort te stuwen.

Na de maan werd Mars het doelwit van bemande ruimtereizen: op een dag zullen de eerste mensen voet op de Rode Planeet zetten. De vele uitdagingen zijn onder meer het leveren van zuurstof aan de ademlucht en het voortstuwen van de raket op de terugreis. Het dragen van de benodigde hoeveelheden zal een zware last zijn. Dus werken wetenschappers aan concepten voor gasproductie ter plaatse uit bronnen die door de planeet worden geleverd. Het Mars In Situ Oxygen Resource Utilization Experiment (MOXIE) richt zich op dit doel: als onderdeel van de missie Perseverance van Marsrover wordt onderzocht in hoeverre door middel van elektrolyse zuurstof kan worden gewonnen uit koolstofdioxide in de dunne atmosfeer van Mars.

wordt CO₂ O₂

De Marsrover, die sinds februari 2021 op het aardoppervlak staat, is uitgerust met een instrument dat ongeveer zo groot is als een broodtrommel. Marslucht, die voor 96% uit koolstofdioxide bestaat, wordt eerst door een stofverwijderingsfilter gezogen. Het wordt vervolgens gecomprimeerd en vervolgens door een apparaat geleid dat de kooldioxiderijke lucht elektrisch splitst in zuurstof- en koolmonoxide-ionen. Dan combineren de zuurstofionen om O₂ te vormen. Het MOXIE-instrument registreert de hoeveelheid en zuiverheid van het gas. Het wordt dan samen met koolmonoxide terug in de atmosfeer van Mars gebracht.

READ  Column: Baby's verliezen steeds meer contact met de natuur

Volgens het rapport van de ontwikkelaars moest het MOXIE-apparaat zo groot mogelijk worden ontworpen om het in de volhardingswagen te passen. Om deze reden is het concept tot nu toe een niet-draaiende bètaversie: het apparaat wordt in- en uitgeschakeld voor tijdelijke experimenten. Het team legt uit dat dit gericht gebeurt onder zoveel mogelijk verschillende weersomstandigheden. “De atmosfeer van Mars is diverser dan die van de aarde”, zegt hoofdauteur Jeffrey Hoffman van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge. De luchtdichtheid kan het hele jaar door wel twee keer variëren en de temperatuur kan tot 100 graden fluctueren. Ons doel is dus om te laten zien dat het systeem altijd werkt”, zegt Hoffman.

Betrouwbaar, zelfs onder vluchtige omstandigheden

Sinds de landing van de rover is het MOXIE-instrument zeven keer ingeschakeld in de loop van een Marsjaar, waarbij het telkens een paar uur duurde om op te warmen en vervolgens nog een uur om zuurstof te produceren voordat het weer werd uitgeschakeld. Elke run was gepland op een ander tijdstip van de dag of nacht en op verschillende tijdstippen van het jaar. Zoals het team nu meldt, heeft het systeem tot nu toe laten zien dat het gemakkelijk kan omgaan met veranderende omstandigheden. Bij elke run bereikte het apparaat zijn doel om zes gram zuurstof per uur te produceren – het equivalent van het produceren van een kleine boom op aarde. “We gebruiken hulpbronnen op het oppervlak van een andere planeet door ze chemisch om te zetten in iets dat nuttig kan zijn voor een menselijke missie”, zegt Hoffman. “In die zin is het succes historisch”, zegt de wetenschapper.

READ  Wetenschap - Dolfijnen herkennen hun vrienden via hun urine

Concreet toont betrouwbare zuurstofproductie nu het potentieel van het concept voor bemande ruimtemissies naar Mars: “We hebben veel geleerd dat ons zal helpen in toekomstige systemen op grotere schaal”, zegt co-auteur Michael Hecht van MIT. De onderzoekers stellen zich voor dat een vergrote versie van MOXIE naar Mars kan worden gestuurd voor een bemande missie om continu zuurstof te produceren in de orde van honderden bomen. Met die capaciteit moet het systeem voldoende zuurstof produceren om mensen te voeden nadat ze zijn aangekomen en om een ​​raket aan te drijven voor de terugkeer van de astronauten naar de aarde.

MOXIE zal voorlopig worden getest op de persistentie-trein, zeggen de wetenschappers: ze zijn van plan de capaciteit te vergroten en de productie te verhogen, vooral in de Mars-lente, wanneer de atmosferische dichtheid en het kooldioxidegehalte bijzonder hoog zijn. “Dus we zullen alles zo vaak als we durven op een hoog niveau zetten en het zo lang mogelijk laten draaien”, zegt Hecht.

Bron: MIT, NASA, artikel: Science Advance, doi: 10.1126/sciadv.abp8636

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *