Подземные воды Марса могут стать хорошим источником кислорода

Новый метод оказался в 25 раз эффективнее, чем MOXIE, которая была запущена в рамках миссии "Марс-2020", утверждают ученые в статье, опубликованной в журнале PNAS.

Интересно Ровер Perseverance запишет звук своего приземления на Марс

Что такое MOXIE

Экспериментальную установку MOXIE создали в NASA для решения задачи жизнеобеспечения человека на Марсе. Она получает кислород из углекислой атмосферы планеты путем электролиза. В идеале такая установка должна обеспечивать людей кислородом для дыхания и топливом для энергообеспечения. Ее отправили с марсоходом Perserverance 30 июля 2020 года.

Установка MOXIE

Особенности новой установки

Исследователи из Университета Вашингтона разработали новую установку для получения кислорода и водорода с соляного раствора, который близок по составу и температуре к раствору из марсианских озер. Установка использует раствор перхлората магния с концентрацией 2,8 моль на литр, который был охлажден до -36°C и продувался углекислым газом – последний выполнял роль атмосферы планеты. Электрокатализатором реакции получения кислорода выступал оксид свинца-рутения Pb2Ru2O7-δ, а для получения водорода использовалась платина на активированном угле, которая считается стандартным катализатором для этой реакции. Как сепаратора между катодом и анодом использовалась анионообменная мембрана.

Ученые проанализировали работу установки при температурах раствора с -36 до -21°C и обнаружили, что оксид свинца-рутения гораздо более энергоэффективный, чем обычно оксид рутения. При этом достигнутые темпы выработки в зависимости от температуры раствора оказались 10-22 грамма кислорода в час, что в 25 раз больше, чем может изготовить установка MOXIE.

Для работы установки необходимо всего 12 Вт энергии, в то время как для MOXIE – 300 Вт. Это позволит сделать установку меньшей и легче: для работы с теми же темпами, что в MOXIE, установка должна иметь электроды с площадью от 28 до 62 квадратных сантиметров (в устройстве миссии "Марс-2020" – 571 квадратный сантиметр). В то же время для обеспечения жизнедеятельности человека на Марсе площадь установки должна составлять от 375 до 1235 квадратных сантиметров. Это достаточно большой разброс: он обусловлен тем, что в той или иной точке Марса температура подземных вод и их состав могут отличаться. Однако в любом случае масса и размеры устройства будут меньше, чем при использовании технологии, заложенной в MOXIE.

Кроме того, ученые не обнаружили следов рутения в растворе после 300-минутной работы устройства – по словам исследователей, это говорит о том, что установка оказалась устойчивой к деградации катализатора. К тому же кислород на выходе не требует дополнительной очистки, в отличие от MOXIE – там во время электролиза производится угарный газ, который нужно фильтровать.

Не пропустите Селфи с Марса: NASA выложило фото Curiosity

Применение

Новый метод получения кислорода будет еще долго тестироваться, отмечают ученые: еще предстоит узнать, насколько он надежен и снижается ли его эффективность со временем. Ученые признают, что мембрана, которая выступала сепаратором катода и анода, была защищена от воздействия углекислого газа, что может оказаться маловероятным в полевых условиях на Марсе. А учитывая условия на планете, ошибок и неисправностей в работе установки быть не должно. На данный момент разработчики установки ведут активное сотрудничество с NASA, которое хочет отправить людей на Марс к 2033 году.