A NASA legújabb marsi küldetése eddig rendkívül sikeresen zajlik, az Ingenuity nevű marsi minihelikopter immár második sikeres repülésén is túlvan – de erről majd később –, és a napokban egy másik kísérlet is kiváló eredményekkel kezdődött meg. A MOXIE nevű rendszer április 20-án 5 gramm tiszta oxigént állított elő a Mars levegőjéből. Ez persze nem túl nagy mennyiség, de ha tekintetbe vesszük, hogy egy fejlesztés alatt álló technológiáról van szó, amelynek óránként legfeljebb 10 gramm a termelési maximuma, és hogy ez az első alkalom, hogy egy másik bolygó levegőjéből belélegezhető oxigént állítottak elő, óriási eredménynek számít.
Volt-nincs légkör
A MOXIE, vagyis a Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment nevű készüléket arra fejlesztették, hogy a helyi erőforrásokat kiaknázva próbáljon meg oxigént termelni. Ahogy egyelőre minden Marsra küldött kísérleti rendszer, ez is meglehetősen kis méretű, így nem is várható tőle tömeges termelés: a 24 x 24 x 31 centiméteres doboz 17 kilogramm tömegű (ami azt jelenti, hogy a marsi gravitációban csak 6,5 kilogramm a súlya).
A Mars a kutatók szerint egykor a Földhöz nagyon hasonló bolygó lehetett, sűrű, komplex légkörrel és nyílt vízfelületekkel. A planéta evolúciója során azonban történt valami, ami az atmoszféra javának elszökéséhez vezetett, és ez magával vonta a felszín alapvető átalakulását is, amely immár sokkal kevésbé alkalmas az általunk ismert életre, mint évmilliárdokkal ezelőtt lehetett. A marsi légkör sűrűsége a századrésze a földinek, és ez a ritkás atmoszféra 95 százalékban szén-dioxidból, 2,8 százalékban nitrogénből, 2 százalékban pedig argonból áll. (Összevetésképpen a földi légkör 78 százaléka nitrogén, 21 százaléka oxigén, 0.9 százaléka argon és mindössze 0,04 százaléka szén-dioxid.)
A MOXIE szén-dioxidból gyárt oxigént: a molekulákat elektromos energiával felbontva szén-monoxidot (CO) és oxigéngázt (O2) állít elő. A folyamat során a szén-dioxid bontása egy katódon történik, az oxigén pedig az anódon gyűlik össze. A megtermelt oxigén tisztaságát egy fedélzeti szenzor vizsgálja, és a rendszer a sikeres oxigéngyártás után kiengedi a gázt légkörbe.
A folyamathoz egyelőre meglehetősen sok energia kell: a MOXIE 300 wattot fogyaszt, és 800 °C-ig hevül a procedúra során. A rendszert úgy helyezték el, hogy működés közben se tegyen kárt a marsjáró többi részében, és gondosan szigetelték is, hogy a kisugárzott hő semmiképpen ne okozzon problémákat.
A MOXIE, ahogy már említettük, egy technológiai demonstráció, amelynek fő célja az volt, hogy a szakértők kiderítsék, lehetséges-e egyáltalán ezzel a módszerrel a Marson oxigént termelni. A válasz a jelek szerint igen, így mostantól az a fő kérdés, hogyan lehet a megoldást skálázni és hatékonyabbá tenni, hogy az tömeges oxigéntermelésre legyen alkalmas.
Az oxigén aranyat ér
Oxigénre, mégpedig lehetőség szerint helyben előállított oxigénre ugyanis szükség lesz, ha a Marsra embereket akarunk küldeni. Egy felnőtt ember egy nap alatt nagyjából 850 gramm oxigéngázt fogyaszt el, ami 300 kilogrammot jelent évente. A MOXIE ehhez képest a maga maximum 10 grammos óránkénti termelésével nagyon kicsiben játszik csak, de a rendszernek egyelőre nem is célja, hogy bárkit belélegezhető levegővel lásson el a Marson. (Egyébként, ha már lenne ember a szomszédos bolygón, a rendszer által első körben előállított 5 gramm oxigén 10 percre lenne elegendő neki.)
Az oxigén ráadásul más célokra is szükséges az űrkutatásban az emberek életben tartásán túl: rakéta hajtóanyagként is használható. Ebben az esetben pedig még több kell belőle: egy emberi asztronautának ahhoz, hogy a Mars felszínéről a bolygó körüli pályára jusson, nagyjából 6 tonna oxigénre van szüksége.
Ennyi O2-t pedig jelen körülmények között (de vélhetően a jövőben is) lehetetlen lenne a Földről a Marsra szállítani, vagyis ha embert szeretnénk küldeni a Marsra, és az űrhajósokat haza is akarjuk hozni, mindenképpen helyben kell megoldani az előállítást. Feltéve persze, hogy a szakértők nem találnak ki valamilyen sokkal jobban használható hajtóműrendszert erre a célra. Még akkor is jobban meg fogja érni oxigénelőállításra alkalmas gépeket küldeni a bolygóra oxigén helyett, ha ezek maguk is több tonnát nyomnak.
A MOXIE a következő két évben még sok-sok oxigént fog előállítani a Marson. Az irányítók különböző körülmények során akarják tesztelni, nappal és éjjel, és eltérő évszakokban is kipróbálva a rendszert, hogy az hogyan bírja és mennyire hatékony a környezeti viszonyok változásai között. A Marson egy napon belül is nagyon széles határok között változik a hőmérséklet, nem is beszélve az évszakokról, így érdekes és fontos lesz látni, hogyan teljesít a kísérleti berendezés ezen az egészen idegen terepen.
Az már most bizonyosnak látszik ugyanakkor, hogy attól nem kell tartani, hogy a MOXIE és az ezen alapuló technológiák révén véletlenül vagy szándékosan terraformáljuk, azaz a Földhöz hasonlóbbá tesszük a Marsot. Ehhez ugyanis napi 1000 tonna oxigéntermelés mellett is 70 millió évre lenne szükség a légkör teljes oxigenizálásához. És még ez sem lenne elég a terraformáláshoz, mert a ritka marsi légkörben nincs elég átalakítható szén-dioxid.
Ahhoz ráadásul, hogy az előállított légkör meg is maradjon, és nem szökjön el rögtön az űrbe, nitrogénre és más gázokra is szükség lenne.
Vagyis a Mars élhetővé tételéhez a légkör átformálása biztosan nem lesz elég. De ez a fajta oxigéngyártás ahhoz elegendő lehet, hogy a Marsra érkező emberi felfedezőknek zárt terekben legyen mit lélegezniük. Ehhez pedig nagyon fontos lépést jelent az első sikeres MOXIE-kísérlet.
Feszegetni a határokat
Ahogy említettük, a Perseverance roverrel a Marsra érkező másik kísérleti projekt is remekül halad: az Ingenuity nevű drón a hétfői első sikeres felszállás után csütörtökön is repült egyet, a következő felszállását pedig április 25-re tűzték ki. A jármű az első olyan repülő szerkezet, amely saját meghajtással felszállt, repült és leszállt egy idegen égitest légkörében. A Mars esetében ráadásul mindez különösen nagy kihívás, hiszen egy rendkívül ritka légkörben kell felhajtóerőt generálni a levegőben közlekedéshez.
Az Ingenuity pontosan arra szolgál, hogy kipróbálják, a jelenlegi földi technológiákkal ez mennyire működhet a Marson. A miniatűr helikopter egyelőre kiválóan teljesít, első repülése során 3 méterre emelkedett a levegőben, majd kicsit lebegett, mielőtt leszállt volna. A csütörtöki második repülés már 52 másodpercig tartott, és miután a jármű 5 méterre emelkedett, oldalirányba is elmozdult 2 métert. Ezt követően a levegőben lebegve elfordult a saját tengelye körül, hogy a horizont felé néző kamerájával megnézze a látóhatárt, majd visszatért a leszállóhely fölé, és leereszkedett.
Az Ingenuity a tervek szerint összesen ötször repül majd, egyre hosszabb és nehezebb utakra indulva, hogy az irányítók minél többet tudjanak meg arról, mire képes kis űrjármű a marsi légkörben.
A vasárnapra tervezett harmadik repülés során 50 méterre távolodhat el a starthelytől, az utolsó két repülés során pedig több száz méteres kiruccanásokat terveznek végrehajtani. Mindezt egészen sebes ütemben, hiszen a minihelikopter akkumulátorra csak nagyjából 90 másodpercnyi repülésre elég energiát képes tárolni.
Minthogy a projekt célja innentől a jármű teljesítőképességének tesztelése, az sem lenne meglepő, ha az Ingenuity előbb-utóbb az első drónbalesetet is demonstrálná a Marson.
A jármű azt máris igazolta, hogy lehetséges repülni a Marson, ami egészen új lehetőségeket teremthet a bolygó vizsgálata során, hiszen a hasonló szerkezetekkel nagy területeket lehet gyorsan átvizsgálni, és ezek olyan helyekre is könnyen eljuthatnak, ahová a roverek nem képesek elgurulni. (A repülések során készült felvételek java csak később, fokozatosan fog beérkezni a távolság és az alacsony sávszélesség miatt, így egyelőre a második repülésről is csak pár kép áll rendelkezésre.)
A drónt legfeljebb még néhány hétig tesztelik a szakértők, a pontos időtartam attól is függ, hogy hogyan bírja a strapát. Az eredeti tervek szerint összesen egy hónap áll rendelkezésre a jármű tesztelésére, utána ugyanis az Ingenuity repüléseit folyamatosan monitorozó Perseverance-nek más dolga lesz: meg kell kezdenie saját fő küldetését, amely során egykori élet nyomai után kutat majd a valamikor vízzel borított Jezero-kráter talajában.
