W ciągu kilku najbliższych dekad, kiedy człowiek już dojdzie do punktu, w którym wysyłanie załóg na powierzchnię Księżyca stanie się rutyną, zaczniemy realistycznie planować pierwszą załogową podróż na Marsa. Zważając na to jak trudna będzie to misja, dobrze by było, aby zanim ludzie tam dotrą, znajdowały się tam już jakieś zapasy dla astronautów. Eksperyment przeprowadzony na Marsie pokazał właśnie, że możliwe jest wydobycie tlenu nadającego się do oddychania. To doskonała wiadomość, bowiem ów tlen wytwarzany jest bezpośrednio z rzadkiej marsjańskiej atmosfery.
Na pokładzie łazika Perseverance przemierzającego dno krateru Jezero znajduje się niepozorny, niewielki instrument o nazwie MOXIE. Nieco w cieniu kamer marsjańskich bezustannie atakujących nas fantastycznymi krajobrazami Czerwonej Planety, przez wiele miesięcy ów instrument bezustannie rozbijał cząsteczki marsjańskiego powietrza, produkując z nich niewielki, ale stały strumień tlenu. Teraz właśnie MOXIE przeszedł na wcześniejszą emeryturę.
Imponujące wyniki MOXIE pokazują, że możliwe jest produkowanie tlenu z atmosfery Marsa – tlenu, który mógłby pomóc stanowić źródło tlenu do oddychania dla członków misji załogowych lub do produkcji paliwa rakietowego. Rozwój technologii, które pozwolą nam wykorzystywać zasoby Księżyca i Marsa, ma kluczowe znaczenie dla długoterminowej obecności na Księżycu, stworzenia solidnej gospodarki księżycowej i umożliwienia nam wsparcia początkowej kampanii eksploracji Marsa przez ludzi – mówi zastępca administratora NASA Pam Melroy.
Eksperyment MOXIE, zaprojektowany przez naukowców z MIT, trwa od chwili lądowania Perseverance na Marsie w lutym 2021 r. Nie w sposób ciągły; operatorzy z Ziemi na przestrzeni dwóch lat wysyłali polecenia do MOXIE, aby zobaczyć, jak działa w różnych warunkach marsjańskich o różnych porach marsjańskiego roku. Na przestrzeni dwóch lat instrument uruchomił się łącznie 16 razy, produkując 122 gramy tlenu. Według NASA taka ilość tlenu wystarczy jednemu człowiekowi na 4 godziny. OK, dwa lata pracy dają zapasy na cztery godziny? Trzeba jednak pamiętać, że to tylko prototyp mający dowieść możliwości produkcji tlenu z atmosfery marsjańskiej. Docelowe urządzenie musiałoby być wielokrotnie większe.
MOXIE działa na zasadzie elektrolizy, wykorzystując prąd do elektrochemicznego rozkładu dwutlenku węgla na atomy składowe. MOXIE zasysa marsjańskie powietrze przez filtr, który je oczyszcza. Oczyszczone powietrze marsjańskie jest następnie sprężane, podgrzewane i przesyłane przez elektrolizer ze stałym tlenkiem (SOXE). Elektrolizer rozdziela dwutlenek węgla na tlenek węgla i jony tlenu.
Tlenek węgla jest usuwany, a atomy tlenu są ponownie łączone w O2, czyli tlen cząsteczkowy; taki, jakiego potrzebujemy, żeby przetrwać. Następnie mierzy się ilość i czystość tego gazu, po czym ponownie wypuszcza go do atmosfery.
Za każdym razem MOXIE uruchamiano na kilka godzin. Po kilku godzinach ogrzewania MOXIE gromadził tlen przez 1 godzinę, po czym go wyłączano. W tej godzinie pracy MOXIE miał wytworzyć do 10 gramów tlenu do oddychania, co wystarczy na około 20 minut na jednego astronautę.
Podczas szesnastego uruchomienia, 7 sierpnia, MOXIE wygenerował około 9,8 grama tlenu do oddychania, co było prawie bliskie zakładanemu celowi. To chyba najlepiej pokazuje, że choć marsjańska atmosfera jest rzadka, może dostarczać tlenu.
Nawet w najgorszym przypadku urządzenie takie jak MOXIE byłoby w stanie uzupełniać inne zapasy tlenu, zmniejszając ilość ładunku potrzebnego do przewiezienia z Ziemi.
Jednak dzięki temu, czego nauczyli się od MOXIE, badacze są przekonani, że są w stanie stworzyć urządzenie pełnowymiarowe, które będzie w stanie zaspokoić wszystkie potrzeby członków marsjańskiej misji załogowej.
Przyszli odkrywcy Marsa będą potrzebować wszelkiej możliwej pomocy, aby osiągnąć samowystarczalność. Pomiędzy potrzebami astronautów przebywających na Marsie na przykład przez rok a ciekłym paliwem potrzebnym do napędzania statku kosmicznego, potrzeba będzie około 500 ton metrycznych tlenu.
Na to jednak będziemy musieli poczekać.