MOXIE

The Mars Oxygen In-Situ ressursutnyttelse Experiment , også kjent som Mars Oxygen ISRU Experiment , MOXIE for kort , er et instrument ombord Utholdenhet rover, som er en del av Mars 2020 oppdrag. Målet med instrumentet er å undersøke en teknologi der oksygen produseres fra atmosfærisk karbondioksid på planeten Mars .

20. april 2021 produserte MOXIE 5,37 g oksygen på Mars overflate for første gang .

hensikt

Oksygenproduksjonen på Mars er så viktig for et bemannet Mars-oppdrag fordi det ville kreve en enorm innsats for å bære tilstrekkelig oksygen for oppholdet og returflyvningen på den utgående flyvningen.

En billig Hohmann-overføring til Mars krever et opphold på 500 dager og en flyreise på ni måneder der astronautene må få oksygen for å puste.

I tillegg kreves det en betydelig mengde flytende oksygen (LOX) som oksidasjonsmiddel for de tidligere planlagte Mars Ascent Vehicles for returflyget under oppstigningen fra Mars-overflaten og inn i Mars-banen .

mål

Hovedmålet med dette eksperimentet er å trekke ut molekylært oksygen (O ₂ ) fra det atmosfæriske karbondioksidet (CO ₂ ), som utgjør 96% av Mars-atmosfæren. Effektiviteten av O- _2- produksjonen skal bestemmes. Målet er å produsere 6 til 10 g oksygen per time med en renhet på mer enn 96%. NASA forbereder seg på at mennesker skal utforske Mars, og MOXIE skal demonstrere en måte som fremtidige forskere kan trekke ut oksygen fra Mars-atmosfæren for drivstoff og for å puste. NASA-ansatte sa at hvis MOXIE jobbet effektivt, kunne et 100 ganger større MOXIE-basert instrument lande på Mars sammen med en termoelektrisk radioisotopgenerator i fremtiden. Det lagrede oksygenet kan brukes til livsstøtte og også som en rakettoksidant for hjemreisen til jorden. En høy grad av renhet av oksygen er avgjørende, ettersom fremtidige astronauter trenger det i pusten. Karbonmonoksydet, et biprodukt fra reaksjonen, kan også samles opp og brukes som drivmiddel eller omdannes til  metan .

funksjonalitet

Strukturen til MOXIE

Den gass av Mars atmosfære med ca. 95,5% karbondioksyd komprimeres fra omtrent 5 Torr til 400 til 760 Torr via en rullekompressor med et partikkelfilter i innløpet . 260 Torr er minimum innløpstrykk for følgende CO₂ fastoksydelektrolyse (kjemisk reaksjon: 2 CO₂ → 2CO + O₂) med to halvstabler hver med 5 faste oksydelektrolyseceller koblet i serie. Oksygenet samler seg ved anoden . Den karbonmonoksyd , ikke-omsatt karbondioksyd og omtrent 5% inerte gasser oppsamles på katoden . Der vil de bli tatt bort og samlet hver for seg. Den gassblanding ved katoden er eksosgassen, selv om en fraksjon returneres til innløpet for å hindre oksidasjon av nikkelkatalysator på katoden ved hjelp av en viss andel av karbonmonoksid. Elektrolysen foregår ved ca. 800 ° C. Hver stabel betjenes med maksimalt 8,7 V ved 4 A. Dette oppnår en teoretisk maksimal oksygenmengde på totalt 12 g / time.

Gassene oksygen og karbonmonoksid generert i eksperimentene frigjøres etter at mengdene er målt.

Alternativer

I tillegg til karbondioksidet i atmosfæren har Mars også følgende oksygenkilder:

• den jern (III) oksyd støv på overflaten: oksygenproduksjonen ved reduksjon med hydrogen , som må erholdes fra foregående vannelektrolyse, biprodukt: jern
• den vann-is på iskalottene: Oksygen produksjon gjennom vannelektrolyse , biproduktet hydrogen, enten på grunn av nevnte jern (III) oksyd reduksjon eller for metanisering for å produsere drivstoff for Mars Stigning kjøretøy eller Raptor rakettmotorer av den Ship fra SpaceX
• den tørris (frossen karbondioksyd): også CO₂ fastoksid-elektrolysen etter tining

weblenker

• MOXIE på NASAs nettsider

Individuelle bevis

1. ↑ https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-perseverance-mars-rover-extracts-first-oxygen-from-red-planet
2. ↑ M. Hecht, J. Hoffman, D. Rapp, J. mcclean, J. SooHoo, R. Schaefer, A. Aboobaker, J. Mellströms, J. Hartvigsen, F. Meyen, E. Hinterman: Mars Oksygen ISRU Experiment ( MOXIE) . I: Space Science Reviews . 217, nr. 1, 6. januar 2021, ISSN  1572-9672 , s. 9. doi : 10.1007 / s11214-020-00782-8 .