Οι επιστήμονες δημιούργησαν για πρώτη φορά οξυγόνο στον Άρη



Μια σημαντική εξέλιξη που θα μπορούσε να κάνει πιο εύκολα τα ταξίδια στον Κόκκινο Πλανήτη


Στην Ολική Επαναφορά με τον Άρνολντ Σβαρτζενέγκερ η ανθρωπότητα έχει ήδη κατακτήσει τον πλανήτη Άρη και έχει προλάβει να εγκαταστήσει εκεί μια δικτατορία. Οι άνθρωποι ζουν εκεί μέσα σε τεράστιους θόλους όπου τεχνητό οξυγόνο τους επιτρέπει να κυκλοφορούν ελεύθερα.

Πλέον, ίσως ήρθε η ώρα αυτό το σενάριο επιστημονικής φαντασίας να γίνει λίγο περισσότερο πραγματικότητα. Οι ερευνητές της NASA και του ΜΙΤ αποκάλυψαν ότι μια μικρή πειραματική συσκευή που βρίσκεται πάνω στο ρομποτικό ρόβερ Perseverance μπόρεσε να παράγει επιτόπου στον Άρη αρκετή ποσότητα οξυγόνου που θα επέτρεπε σε έναν αστροναύτη να αναπνέει επί 100 λεπτά. Σύμφωνα με την Αμερικανική Διαστημική Υπηρεσία, η συσκευή μεγέθους περίπου μιας φρυγανιέρας έκανε ουσιαστικά τη «δουλειά» ενός μικρού δένδρου!

Η μέθοδος αυτή που χρησιμοποιήθηκε ονομάζεται MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) και σκοπός των επιστημόνων είναι να αξιοποιηθεί σε μεγαλύτερη κλίμακα για να βοηθήσει στις μελλοντικές επανδρωμένες αποστολές λειτουργώντας σε μια μεγάλη συστάδα δέντρων.

Μέχρι το τέλος του 2021 σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, το MOXIE, το οποίο είχε φθάσει στον Άρη τον Φεβρουάριο του 2021 μαζί με το ρόβερ, κατάφερε να παράγει οξυγόνο με ρυθμό περίπου έξι γραμμαρίων την ώρα (όσο περίπου παράγει ένα μικρό δένδρο) ακόμα και σε δύσκολες πλανητικές συνθήκες. Συνολικά έχει ήδη παράγει 50 γραμμάρια οξυγόνου, αρκετά για 100 λεπτά αναπνοής ενός αστροναύτη. Μάλιστα τα κατάφερε σε επτά διαφορετικά πειράματα, τα οποία διεξάγονταν σε διαφορετικές συνθήκες κάθε φορά τόσο τη μέρα όσο και τη νύχτα. Όπως ανέφερε ο επικεφαλής ερευνητής Μάικλ Χεκτ του Πανεπιστημίου ΜΙΤ, η συσκευή συνέχισε να παράγει υψηλής ποιότητας οξυγόνο μέρα-νύχτα, σε όλες τις αρειανές εποχές και σε διαφορετικές ακραίες θερμοκρασίες, ακόμη και μετά από μια θύελλα σκόνης. «Πρόκειται για μια λαμπρή επιτυχία», ανέφερε χαρακτηριστικά.

Η ατμόσφαιρα του Άρη αποτελείται κατά 96% από διοξείδιο του άνθρακά, κάτι που δεν βοηθά καθόλου τους ανθρώπους. Επιπλέον εμφανίζει και πολύ μεγαλύτερες διαφοροποιήσεις από αυτή στη γη. «Η πυκνότητα του αέρα μπορεί να διαφέρει κατά δύο μονάδες στη διάρκεια του έτους, ενώ η θερμοκρασία αλλάζει μέχρι και 100 βαθμούς», τονίζει ο καθηγητής του Τμήματος Αεροναυτικής και Αστροναυτικής του ΜΙΤ, Τζέφρι Χόφμαν.

«Το μόνο που δεν έχουμε δοκιμάσει ακόμα είναι να το λειτουργήσουμε κατά τη διάρκεια της ανατολής ή της δύσης, όταν η θερμοκρασία αλλάζει απότομα σε μεγάλο βαθμό. Έχουμε έναν άσσο στο μανίκι μας που θα μας επιτρέψει να το κάνουμε αυτό και μόλις το δοκιμάσουμε στο εργαστήριο θα κατακτήσουμε κι αυτή την κορυφή που θα μας δείξει ότι μπορεί να λειτουργήσει κάθε στιγμή», ανέφερε ο Χεκτ.

Παράλληλα, οι ερευνητές θέλουν να δοκιμάσουν το MOXIE και κατά τη διάρκεια της αρειανής άνοιξης, την εποχή που η ατμόσφαιρα είναι πιο πυκνή ώστε να μπορέσουν να παράγουν όσο περισσότερο οξυγόνο γίνεται.

«Είναι η πρώτη φορά που πραγματικά χρησιμοποιήσαμε πόρους από την επιφάνεια ενός άλλου πλανητικού σώματος και τις μετατρέψαμε με χημικό τρόπο σε κάτι που θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για μια ανθρώπινη αποστολή. Με αυτή την έννοια, είναι κάτι ιστορικό», δήλωσε ο Χόφμαν.

Η συσκευή χρησιμοποιεί φίλτρα, αντλίες και συμπιεστές για να αντλήσει διοξείδιο του άνθρακα από την αρειανή ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια το φιλτράρει για να το καθαρίσει, το συμπιέζει και το θερμαίνει έως τους 800 βαθμούς Κελσίου. Μετά με ηλεκτροχημικό τρόπο το διασπά σε άτομα (ιόντα) οξυγόνου και μονοξείδιο του άνθρακα, ώσπου τελικά να απομονώσει και να συνδυάσει τα άτομα οξυγόνου έτσι ώστε να παράγει αναπνεύσιμο αέριο μοριακό οξυγόνο, το οποίο απελευθερώνεται στον αέρα.

Η παρούσα έκδοση του ΜΟΧΙΕ είναι μικρή σε μέγεθος ώστε να χωρά στο Perseverance και είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε να λειτουργεί για μικρές χρονικές περιόδους. Μετά τα επιτυχημένα πειράματα όμως, η NASA τώρα εργάζεται πάνω σε μια μεγαλύτερη εκδοχή της συσκευής, όγκου περίπου ενός κυβικού μέτρου (100 φορές μεγαλύτερη από την τωρινή ΜΟΧΙΕ), το οποίο ωστόσο δημιουργεί αρκετές τεχνικές προκλήσεις.

Οι ερευνητές, που παρουσίασαν τα αποτελέσματα για πρώτη φορά στο επιστημονικό περιοδικό «Science Advances», ελπίζουν ότι στην πλήρη λειτουργία του, το σύστημα θα μπορούσε να παράγει αρκετό οξυγόνο για να συντηρεί τους αστροναύτες που θα βρίσκονται στον πλανήτη αλλά και για να πυροδοτήσει το διαστημόπλοιο της επιστροφής.

Η μεγαλύτερη συσκευή θα μπορούσε να παράγει αρκετό οξυγόνο - με ρυθμό ισοδύναμο εκατοντάδων δένδρων - όχι μόνο για όλο το πλήρωμα μιας αποστολής στον Άρη, αλλά για και τους 30 έως 50 τόνους πυραυλικού καυσίμου (υγρού οξυγόνου) που θα χρειαστούν για την εκτόξευση του πυραύλου και επιστροφή τους στη Γη, έτσι ώστε να μην χρειαστεί να έχει μεταφερθεί εκ των προτέρων τόσο οξυγόνο από τον πλανήτη μας στον Άρη.

Σταδιακά περισσότερες τέτοιες μονάδες από κοινού θα αποτελέσουν ένα εργοστάσιο παραγωγής οξυγόνου στον γειτονικό πλανήτη, αξιοποιώντας το άφθονο διοξείδιο του άνθρακα που υπάρχει εκεί. Για να υποστηρίξει πάντως μια αποστολή αστροναυτών, η συσκευή παραγωγής οξυγόνου θα πρέπει να δουλεύει συνεχώς για περίπου 400 μέρες και μέχρι στιγμής η MOXIE - που συνεχίζει να δουλεύει στον Άρη - έχει εργαστεί για μια ώρα το πολύ κάθε φορά.

Πάντως, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι αν το σύστημα μπορεί και λειτουργεί παρά τις συνεχείς διακοπές, μια εκδοχή μεγαλύτερης κλίμακας θα μπορούσε να λειτουργεί πιο επιτυχημένα αδιάκοπα για χιλιάδες ώρες.

«Για να υποστηρίξουμε μια ανθρώπινη αποστολή στον Άρη, θα πρέπει να πάρουμε μαζί μας πολλά πράγματα από τη Γη, όπως υπολογιστές, στολές και μέρη για να μένουν. Αλλά το παλιό, καλό οξυγόνο; Αν μπορείς να το φτιάξεις εκεί, γιατί όχι; Θα έχεις ήδη προχωρήσει μπροστά στο παιχνίδι», λέει ο Χόφμαν.