Щоб здійснити повернення астронавтів з Марса, необхідно буде виробляти окисник для зворотного запуску прямо на планеті. У Массачусетському технологічному інституті розробили компактний плазмовий реактор, який здатен розкладати вуглекислий газ, що міститься в марсіанській атмосфері. Цей етап уже був успішно реалізований. Проте, більшою складністю є завдання збирання кисню до того, як він знову з'єднається з іншими продуктами реакції.
Тонни окисника
У найближчі десятиліття NASA та Китай планують здійснити пілотовані місії на Марс, як зазначає Universe Today. У ракетах, що використовують рідкий кисень, окисник становить значну частину маси, яка заливається у баки. За оцінками фахівців, для запуску злітного модуля з чотирма астронавтами з поверхні Червоної планети знадобиться приблизно 25 тонн кисню. Перевезення такої кількості з Землі значно ускладнить всю експедицію.
Реальний досвід поки значно скромніший. За допомогою приладу MOXIE на марсоході Perseverance з 2021 до 2023 року провели 16 сеансів і загалом отримали 122 грами кисню. Потрібна кількість більша приблизно у двісті тисяч разів.
Холодна плазма
Аспірантка Лейні Маккінні з Массачусетського технологічного інституту працювала над проектом під наглядом доцентки Кармен Герри-Гарсії, повідомляє MIT News. У її компактному реакторі молекули CO2, які в основному складають атмосферу Марса, розкладалися на кисень і чадний газ під впливом холодної плазми.
У цьому стані речовини енергію в основному поглинають електрони, тоді як інші частинки залишаються відносно холодними. Саме тому хімічні зв'язки можна розривати без підвищення температури до близько 800 градусів Цельсія, як це відбувається в пристрої MOXIE.
Установка відноситься до категорії систем з діелектричним бар'єрним розрядом, що генерують повторювані наносекундні імпульси (NRP-DBD). Всередині її трубки розміщені кульки. Лейні Маккінні досліджувала вплив складу цього наповнювача на процес розщеплення. Однак опис її роботи в рецензованих виданнях поки що відсутній, і інформацію про результати можна знайти лише в профілі авторки на сайті університету.
Відокремлення кисню
Етап розщеплення, за словами Лейні Маккінні, вдалося налагодити дуже добре. Складність починається після нього. На виході утворюється суміш. Поки кисень лишається поруч із чадним газом, частина його знову з'єднується з ним у CO2.
Для запобігання цього, дослідниця інтегрувала реактор з мембраною, що має здатність вибірково пропускати кисень. Ця мембрана повинна ефективно відводити газ із реакційної зони, перевищуючи швидкість його реакції.
Вплив хімічно активного середовища плазми на саму мембрану залишається нез'ясованим, адже взаємодія цих двох систем все ще недостатньо досліджена. Лейні Маккінні визнала, що команда не має чітких уявлень про те, чого слід очікувати в результаті.
Перетворення відходів на місячний цеглу.
Поза дисертацією Лейні Маккінні брала участь у конкурсах NASA у складі студентської групи Space Resources Workshop. Команда CERBERUZ, яку вона співочолювала, перемогла в другій фазі змагання LunaRecycle Challenge і отримала 775 тисяч доларів. Нагороду присудили за систему, що перемелює змішане сміття на порошок для лиття запасних деталей і виготовлення нитки для 3D-друку.
Інший проєкт у межах навчального курсу об'єднав інженерів і архітекторів. Вони шукали спосіб захистити місячні житлові модулі від радіації, використовуючи лише місцеві ресурси. Рішенням стала цегла з реголіту, яку відливають і складають без будівельного розчину чи іншої сполучної речовини.
#Массачусетський технологічний інститут #Атмосфера Землі #Китай (регіон) #Земля #Молекула #тонна #Ядерний реактор #Рідкий кисень #Порошок #Плазма (фізика) #Кисень #Електрон #Ракета #Енергетика #Березень #Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору #Космонавт #Радіація (значення) #Окислювач #Двоокис вуглецю #Оксид вуглецю #Прилад
