ينتج “صندوق التاريخ” الموجود على المريخ الأكسجين بمعدل الشجرة

عندما انطلق المسبار الروبوتي التابع لوكالة ناسا إلى المريخ العام الماضي ، حمل صندوقًا ذهبيًا صغيرًا يسمى MOXIE لتجربة استخدام الموارد في الفضاء المريخي الغني بالأكسجين.

منذ ذلك الحين ، تنتج MOXIE الأكسجين من هواء المريخ الرقيق.

في مجلة Science Advances الصادرة يوم الأربعاء ، أكدت MOXIE أنها تعمل بشكل جيد لدرجة أن ناتج الأكسجين لديها مماثل لشجرة الأرض العادية.

تُظهر البيانات التفصيلية أنه بحلول نهاية عام 2021 ، نجحت MOXIE في تحقيق إنتاجها المستهدف من الأكسجين البالغ ستة جرامات في الساعة في سبع دورات اختبار منفصلة وفي ظروف جوية مختلفة. يشمل النهار والليل ، مواسم المريخ المختلفة وأشياء أخرى.

قال مايكل هيشت ، المحقق الرئيسي في مهمة MOXIE في مرصد Haystack التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “الشيء الوحيد الذي لم نظهره هو الجريان السطحي عند الفجر أو الغسق عندما تتغير درجة الحرارة بشكل كبير”. قال في بيان صحفي. “لدينا الآس في جعبتنا الذي سيسمح لنا بالقيام بذلك ، وبمجرد اختباره في المختبر ، يمكننا الوصول إلى هذا المعلم الأخير لإظهار أنه يمكننا الجري في أي وقت من الأوقات.”

بالنسبة للعلماء ووكالات الفضاء على حد سواء ، يعد وعد MOXIE بالبقاء قويًا مثيرًا بشكل خاص ، حيث أن الجداول الزمنية المقترحة لبعثات المريخ المحملة برواد لها مواعيد نهائية لمعرفة كيفية الحفاظ على سلامة مستكشفي الفضاء في المستقبل على الكوكب الأحمر.

يبدو أن هدف إيلون ماسك ، الرئيس التنفيذي لشركة SpaceX ، المتمثل في إنزال البشر على سطح المريخ بحلول عام 2029 ، هو هدف ناسا ، على سبيل المثال. المهمة القادمة إلى القمر Artemis I يمهد المريخ الطريق للرحلات الاستكشافية مخطط لها في الثلاثينيات أو الأربعينيات. قال جيفري هوفمان ، نائب الباحث الرئيسي في MOXIE والأستاذ بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، في بيان صحفي: “لدعم مهمة بشرية إلى المريخ ، يجب إحضار العديد من العناصر مثل أجهزة الكمبيوتر وبدلات الفضاء والموائل من الأرض”. “لكن الأكسجين القديم الغبي؟ إذا تمكنت من الوصول إلى هناك ، فابحث عنه – فأنت متقدم على اللعبة.”

كما هو الحال ، فإن MOXIE صغير جدًا (حجمه في الأساس بحجم محمصة) ، لكن هذا شيء جيد. إذا تمكن العلماء بطريقة ما من قياس حجم المكعب المصمم ، يمكن أن ينتج MOXIE أكثر من ستة جرامات من الأكسجين في الساعة.

قال هيشت: “لقد تعلمنا قدرًا هائلاً من شأنه أن يوجه أنظمة المستقبل بشكل عام”.

ربما في يوم من الأيام ، كما يقول الباحثون ، يمكن أن ينتج الأكسجين في النهاية بمعدل عدة مئات من الأشجار ، وهو ما يكفي للحفاظ على رواد الفضاء بمجرد وصولهم إلى المريخ وإعادتهم إلى الأرض في صواريخ تحتاج إلى عنصر الحياة.

قال هيشت في بيان صحفي لوكالة ناسا العام الماضي: “رواد الفضاء الذين يقضون عامًا على السطح سيستخدمون طنًا متريًا بينهم”. ولكن، لوكالة الفضاء، ستتطلب المهمة المستقبلية ما يقرب من 15000 رطل (7 أطنان مترية) من وقود الصواريخ و 55000 رطل (25 طنًا متريًا) من الأكسجين لإخراج أربعة رواد فضاء من سطح المريخ. إن جلب كل الأكسجين من الأرض سيكون مكلفًا وغير فعال.

لذا ، كما يقول هوفمان ، لماذا لا نصنع كل الأكسجين على كوكب جاف؟

كيف يعمل MOXIE؟

على كوكب المريخ ، تقوم MOXIE بتحويل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للمريخ – حيث يشكل العنصر 96٪ – إلى أكسجين قابل للتنفس.

القليل من الكيمياء 101 تتكون جزيئات ثاني أكسيد الكربون من ذرة كربون واحدة وذرتين من الأكسجين. هذه القطع تلتصق ببعضها البعض بشكل أساسي. لكن أداة داخل MOXIE ، تسمى المحلل الكهربائي للأكسيد الصلب ، يمكنها حصاد أجزاء الأكسجين في جزيئات ثاني أكسيد الكربون التي يهتم بها العلماء. بمجرد الانتهاء من ذلك ، تتحد جميع جزيئات الأكسجين الطافية في شكل O2 ، أو جزيئات تحتوي على ذرتين من الأكسجين ، والمعروف باسم نوع الأكسجين الذي نعرفه ونحبه.

أعلم أنه أمر غريب ، لكنني أفكر في قيام Pixar’s WALL-E بذلك. لذلك ، كما يقول وول إي: Ta-da!

قال هوفمان: “هذا في الواقع هو أول عرض لتسخير الموارد على سطح جسم كوكبي آخر وجعلها مفيدة كيميائيًا للمهمة البشرية”. “إنه تاريخي بهذه الطريقة”.

على طول الطريق ، تتطلب العملية حرارة عالية للغاية – تصل إلى حوالي 1470 درجة فهرنهايت (800 درجة مئوية) – مما يعطي MOXIE مظهره الذهبي المميز.

مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا ، يجب حماية جهاز MOXIE من حرارة الأشعة تحت الحمراء لأنه يعمل بالحرارة. الطلاء الذهبي يفعل ذلك بالضبط ، وفي الواقع فإن نظارات JWST مطلية بالذهب لسبب وجيه أيضًا.

بعد ذلك ، يريد فريق MOXIE إثبات أن MOXIE يعمل بشكل جيد في ظل ظروف أكثر قسوة ، مع حدوث التشغيل التالي “بأعلى كثافة في العام” ، على حد قول هيخت. “نحن نجهز كل شيء بشجاعة ونتركه يعمل لأطول فترة ممكنة.”