1. Ana Sayfa
  2. Fizik
  3. Mars’ta Oksijen Üretmek: MOXIE

Mars’ta Oksijen Üretmek: MOXIE

featured

NASA’nın uzay aracı MOXIE veya Mars Oksijen Yerinde Kaynak Kullanım Deneyi olarak bilinen cihaz, Mars atmosferinden (yüzde 96 karbon dioksit olan) az miktarda oksijeni, elektroliz adı verilen bir işlem olan bir elektrik akımıyla çalıştırarak çıkarıyor. Bu hafta sonu, MOXIE , gezicinin Şubat ayında inişinden bu yana üçüncü kez oksijen yakalama sürecini çalıştıracak ve her seferinde bir insanın yaklaşık 10 veya 15 dakika nefes almasına yetecek kadar üretecek. Bu çok fazla görünmüyor, ancak nihai hedef, MOXIE’yi insan mürettebat için solunabilir oksijen üretecek ve dönüş uçuşu için kullanılacak otomatik bir sisteme ölçeklendirmek. NASA , Mars’tan bir roket fırlatmanın, roket yakıtıyla birlikte itici gaz oluşturan endüstriyel miktarlarda oksijen gerektireceğini tahmin ediyor.

MOXIE, yerinde kaynak kullanımı olarak bilinen bir kavram olan Mars ve Ay’ın sunduğu şeylerden yararlanmak için NASA ve Avrupa Uzay Ajansı’ndaki araştırmacılar tarafından yürütülen birkaç deneyden biridir . Yakıt ve solunabilir oksijen yaratma fikirleri on yıllardır ortalıkta dolaşıyordu, ancak şimdi hem laboratuvarda hem de Mars yüzeyinde test edilebilecekleri noktaya geliyorlar. Bu araştırmacılar, büyük sıçramanın, basit kimya deneylerinden daha karmaşık mühendislik prototipleri geliştirmeye ve sonunda otomatik bir oksijen fabrikası geliştirmeye geçebildikleri zaman geleceğini söylüyorlar. Kolay olmayacak; elektroliz yoluyla oksijen üretmenin önündeki en büyük engellerden biriyle karşılaşıyorlar: onu çalıştırmak için gereken büyük miktarda enerji.

Yine de, MOXIE’ye dahil olan bilim adamları ve diğer kaynak kullanım çabaları, Azim misyonundan bugüne kadar elde ettikleri sonuçlar konusunda heyecanlılar. MOXIE’nin baş araştırmacısı ve MIT’nin Haystack Gözlemevi’nde araştırma yönetimi müdür yardımcısı Michael Hecht , “Korkutucu bir şekilde saat gibi gidiyor” diyor . “Sonuçların, iki yıl önce laboratuvarda yaptığımız sonuçlarla ne kadar aynı göründüğü şaşırtıcı. İki yıl boyunca kaç şeyi erteleyebilir ve tekrar çalışabilir ve hatta tekrar çalışmayı bekleyebilirsin? Yani, bunu bisikletinle dene.”

Hecht, ilk iki MOXIE çalışmasının 4 ila 5 gram arasında oksijen ürettiğini, bunun da Dünya’nın atmosfer basıncı altında yaklaşık bir galon hacimsel eşdeğeri olduğunu söylüyor. Bu hafta sonu MOXIE’nin saatte 8 gram üretmesini bekliyor. Hecht, MOXIE’nin talep ettiği güç nedeniyle Perseverance’ın bu süre zarfında başka deneyler gerçekleştiremeyeceğini veya başka veriler toplayamayacağını söylüyor.

Azim’i çalıştıran NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki gezici ekibi, MOXIE’nin kompresörünü izlemek için gezicinin iki mikrofonundan birini etkinleştirecek; bu, tüm sistemler iyi performans gösterdiğinde kulağa nasıl geldiğini bilmelerini sağlayacak bir teşhis aracı olarak hizmet edecek. (Hâlâ bunun tam olarak neye benzediğini anlamaya çalışıyorlar çünkü ses Mars atmosferinde bir NASA laboratuvarındakinden farklı bir şekilde yayılıyor.) Ses kaydı aynı zamanda Dünya’da dinlemek için güzel bir şey. Hecht, “.wav dosyası üzerinde insanlar için oynayabileceğim bir şey yapmak için biraz işlem yapmam gerekiyordu, ancak spektrogram harika görünüyor” diyor. “Ve sanırım artık Mars’ta yapılan oksijen seslerini duyabildiğinizi söyleyebilirsiniz.”

MOXIE’nin çalışma prensibi NASA

Hecht, MOXIE’nin önümüzdeki birkaç ay içinde sekiz çalışma daha yapmayı planladıklarını ve belirli bir elektrik girişi için en iyi oksijen çıkışını optimize etmek için hafif ince ayarlar yapmayı planladıklarını söylüyor.

Herhangi bir astronotun Mars’a inmesi uzun zaman alabilir – NASA 2030’ların başlarından bahsediyor, SpaceX’ten Elon Musk ise bunun daha erken olacağına söz verdi . Ancak insanlar yere indiklerinde, kendilerini bekleyen MOXIE’nin halefini bulabilirler. Mars’a gelen herhangi bir mürettebat, muhtemelen uzay gemilerinde nefes almak için oksijen yapan kendi cihazlarına sahip olacak, bu nedenle çözülmesi gereken daha büyük sorun, eve uçmak için kullanacakları itici gazın üretilmesidir. Hecht, “Yakıt yakmak istiyorsanız, onu yakmak için oksijene ihtiyacınız var” diyor.

Hecht, dört kişilik bir mürettebatın yaşam desteği için yılda yalnızca 1,5 metrik ton oksijene ihtiyaç duyacağını, ancak 7 ton roket yakıtından itme gücü üretmek için yaklaşık 25 ton oksijene ihtiyaç duyacağını söylüyor. En kolay şey, mürettebat gelmeden altı ay önce otomatik bir sistem göndermek, böylece astronotların onları bekleyen biraz oksijeni olacak. Ayrıca, Dünya’dan daha az ekipman taşımak zorunda kalacakları anlamına geliyor. Hecht, “İtici gaz için 25 ton oksijen üretmek için bir ton ekipman getirmek karmaşıklığa değmez” diyor.

Bu aynı hesaplamalardan bazıları, Mars’a yapılacak bir geziden çok daha erken gerçekleşebilecek olan olası bir ay görevi için değerlendiriliyor. NASA ve ESA ekipleri, oksijen çıkarmak için regolit olarak bilinen ay toprağını ısıtmak için çalışıyor. Aslında, Glasgow Üniversitesi’nde doktora öğrencisi ve ESA’nın Avrupa’sında bir araştırmacı olan Beth Lomax’a göre, regolit ağırlıkça yüzde 45 oksijendir ve silikon, alüminyum, kalsiyum, magnezyum, demir ve titanyum gibi metalik elementlere bağlıdır. Noordwijk, Hollanda’daki Uzay Araştırma ve Teknoloji Merkezi.

Araştırma merkezindeki bir arkadaş olan Lomax ve Alexandre Meurisse, oksijenini çıkarmak için regoliti erimiş tuzla bir teneke kutuda ısıtmak için bir cihaz geliştiriyorlar. MOXIE projesi gibi, oksijeni diğer elementlerden ayırmak için bir elektrik akımı kullanırlar. Ancak MOXIE’den farklı olarak, bir yan ürünleri var: Ay üssü için bir yapı malzemesi olarak faydalı olabilecek metalik elementler. (Aslında, ESA’daki ayrı bir ekip, uçucu kül benzeri yeniden kullanılabilir bir jeopolimer yapı malzemesi oluşturmak için astronot çişini regolit ile birleştirmeyi düşünüyor.)

Lomax, Dünya’dan alıp götürmek yerine, zaten ay yüzeyinde olanlardan nasıl yararlanılacağını bulmanın mantıklı olduğunu söylüyor. Lomax, “Uzun süreli uzay araştırmaları ve yerleşimi daha fazla gerçeklik haline geldikçe, kaynakların kullanımı gerekli olacak” diyor. “İhtiyacımız olan her bir kilogram malzemeyi sürekli olarak Dünya’dan getirmemiz mümkün değil. Bu devasa yerçekimi kuyusuna sahibiz ve bu malzemeyi uzaya göndermek için gereken enerji miktarı çok büyük.”

Lomax ve Meurisse, bir erimiş tuz kabı kullanarak, ay toprağından oksijen çıkarmak için gereken sıcaklığı düşürerek, onu 1.600 santigrat dereceden (2.912 Fahrenheit) 600 C’ye (1.112 F) düşürüyor. Bu sıcaklığa , güneybatı Amerika Birleşik Devletleri’ndeki güneş enerjisi santrallerinde zaten kanıtlanmış bir yöntem olan güneş enerjisinin konsantre edilmesiyle ulaşılabilir .

NASA’nın Kennedy Uzay Merkezi’nde araştırmacılar, elektroliz sırasında regolit içeren reaktör kabında biriken metal yan ürünlerin nasıl çıkarılacağını bulmaya çalışıyorlar. NASA araştırmacısı Kevin Grossman’a göre, erimiş malzeme aşırı derecede aşındırıcı olduğu için bu önemli ve hem metallerin hem de oksijenin bir şekilde çıkarılması gerekiyor. Amaç, regoliti kabın kenarlarına dokunmadan eritmektir. “Bir kova regolit alırsanız ve tam ortasında bir golf topu büyüklüğünde eritmek isterseniz, ona nasıl ulaşırsınız?” Grossman’a sorar.

(Kayıt için: Grossman ve Lomax, Dünya’daki en pahalı ve nadir eşyalardan biri olduğu için gerçek ay tozu kullanmıyorlar. Bunun yerine, aynı unsurları içeren simüle edilmiş bir versiyon kullanıyorlar.)

NASA ve ESA, ayın regolitinden oksijen çıkarmanın yollarını araştırırken aynı zamanda başka bir yakıt kaynağı da düşünüyorlar: Ay buzu . Ay’ın kutup bölgelerinde bulunmuştur ancak ne kadar var olduğu ve kolayca işlenebilecek bir formda olup olmadığı henüz netlik kazanmamıştır. Örneğin, sadece don olup olmadığı veya başka maddelerle kontamine olup olmadığı net değil. 2023’te NASA, Viper gezicisini buz aramak için Güney Kutbu’na gönderirken, ESA , Rus Uzay Ajansı ile birlikte yürüttüğü Prospect misyonunu , 2025’te bir gün buz bulmak için ay yüzeyinin altını delmeyi planlıyor. .

NASA, 2024 yılına kadar astronotları tekrar aya indirebileceğini söyledi, ancak bu hafta bir kongre gözlemci ajansı tarafından yayınlanan yeni bir rapor , teknik ve yönetimsel sorunların uzay ajansını bu programı ertelemeye zorlayabileceği konusunda uyarıyor.

O zamana kadar Lomax ve diğerleri, ay toprağından oksijen alma yöntemlerinin buz aramaktan daha kolay olabileceğini kanıtlamayı umuyorlar. Lomax, “Ay yüzeyinde daha fazla yer açıyor, tabii ki, çünkü buz sadece çok özel yerlerde” diyor.

Bize Katılın!
Yeni yazılarımızdan, etkinliklerden ve her şeyden ilk siz haberdar olun.