Kuinka hengitämme Marsilla?
NASAn tulevan tehtävän suorittaminen voi kestää noin viisi vuotta. Tiedemiehet suunnittelevat
Organisaatio loi Mars Oxygen ISRU Experimentin (MOXIE). Järjestelmää testataan Mars Perseverance -mönkijällä, joka laukaistiin heinäkuussa.
Laite muuntaa hiilidioksidia, joka muodostaaPunaisen planeetan ilmakehästä 96 % on happea. Marsissa happea on vain 0,13 % ilmakehästä, kun taas Maan ilmakehässä on 21 %. Itse asiassa järjestelmä toimii kuin puut - vetää sisään Marsin ilmaa pumpulla ja erottaa sitten kaksi happiatomia kustakin hiilidioksidimolekyylistä (CO2).
Washingtonin yliopiston asiantuntijat ovat ehdottaneet toista menetelmää, joka täydentää MOXIE:ta. Niiden teknologia mahdollistaa hapen erottamisen Marsin suolajärvistä.
Kokeellista tekniikkaa ehdotti professoriVijay Ramani. Siinä käytetään täysin erilaista resurssia. Puhumme Marsin pinnan alla sijaitsevien järvien suolaisesta vedestä. Suurin osa Marsissa olevasta vedestä on jäätä, sekä planeetan napoilla että keskileveysasteilla.
Ramanin tekniikan mukaan laite ottaa vettä ja jakaa sen vetyksi ja hapeksi. Professorin ja hänen kollegoidensa asiaan liittyvä tutkimus julkaistiin PNAS-lehdessä.
Kehitystiimi testaa parhaillaan pientäMOXIE-versio. Tämä auttaa tutkijoita oppimaan, kuinka monet ympäristötekijät, kuten pölymyrskyt, tuulet ja hiekka sekä hiilidioksidin lämpötila, voivat vaikuttaa veneeseen. Täyden mittakaavan järjestelmä on hieman suurempi kuin kodinkeitin. Sen paino on noin 1000 kg.
Onko se mahdollista myös kuulla?
Oletettavasti kyllä, koska, kuten kävi ilmi, kuun maaperä sisältää valtavan määrän happea. Tutkimukset osoittavat, että noin 45 % pölyn ja kivien painosta on puhdasta happea.
Ryhmä tutkijoita Metalysisistä ja Glasgowin yliopistostaehdottaa kuun maaperän kierrätystä, jonka sivuvaikutus on rauta ja muut metallijauheet. On kerrottu, että oman hapen uuttaminen nopeuttaa siirtokunnan luomista Kuuhun ja yksinkertaistaa myös huomattavasti hyötykuormien toimittamista siirtokunnille.
On huomattava, että kuun pinnan materiaalilähes puolet on happea. Tutkijat osoittivat ensimmäisenä sopivan menetelmän sen eristämiseen: he onnistuivat saavuttamaan lähes 100 % alkuaineen saannon, ja jäljelle jäänyt tuote oli metalliseos, eli myös arvokas resurssi.
Tuotettu happi voidaan sekoittaa muiden kaasujen kanssa,jotta se olisi hengittävä. Happea voidaan käyttää myös polttoaineena, ja kuuta voidaan käyttää paikkana syvälle avaruuteen. Loppujen lopuksi tuloksena oleva rauta on helppo mukauttaa rakentamiseen. Nämä ja monet tekijät kiinnostivat ESA: n asiantuntijoita, joiden ansiosta tutkijat saavat tarvittavan rahoituksen seuraavien 9 kuukauden ajan.
Uusi menetelmä antaa pääsyn nopeastija taloudellinen hapen tuotanto, joka tarvitaan elämän toiminnan ylläpitämiseen Kuussa. Lisäksi reaktion tuloksena saatua metallia voidaan käyttää paikan päällä tapahtuvaan tuotantoon.
Voiko happea tuottaa muilla planeetoilla?
Nature Astronomy 12 -lehdessä julkaistussa artikkelissaHelmikuu 2018, tähtitieteen apulaisprofessori Paul Withers ja tohtori Pavel Dalba tarjoavat katsauksen eksoplaneettan ionosfääriin - ohueseen ilmakehän kerrokseen, joka on täynnä hiukkasia. Löydä siitä happi-ioneja - ja löydät elämän. Ainakin elämä on muodossa, jossa tunnemme sen.
Koko ihmiskunnan historian ajansivilisaatiossa, emme koskaan päässeet pohtimaan maailmankaikkeuden asumiskelpoisuutta ennen kuin viimeiset 15 vuotta, jolloin pystyimme näkemään planeettoja muiden tähtien ympärillä. Ja nyt olemme siinä vaiheessa ongelman ratkaisemisessa, että meidän on keksittävä ideoita siitä, kuinka tarkasti havaita elämä Maan ulkopuolelta. Tästä tulee hieno älyllinen kilpailu.
John Clark, Bostonin yliopiston tähtitieteen professori, avaruusfysiikan keskuksen johtaja
Heidän työnsä alkoi, kun Mendillo ja Wieterssai stipendin National Science Foundationilta (NSF) vertaillakseen kaikkia aurinkokunnan planeettojen ionosfäärejä. (Se on läsnä kaikilla planeetoilla paitsi Merkuriuksella, joka on niin lähellä aurinkoa, että sen ilmakehä puuttuu kokonaan.)
Samaan aikaan tiimi työskenteli myös tehtävän parissaNASA MAVEN yrittää ymmärtää, kuinka Marsin ionosfäärin muodostaneet molekyylit pakenivat planeetalta. Avaruuskauden alusta lähtien tiedemiehet ovat ymmärtäneet, että planeettojen ionosfäärit ovat hyvin erilaisia, ja tutkijaryhmä kiinnitti huomionsa siihen, miksi näin oli ja miksi Maan ionosfääri oli niin erilainen kuin muut.
Samalla kun muut planeetat täyttävät omansaionosfäärissä, jossa on hiilidioksidista tai vedystä muodostuvia monimutkaisia varautuneita molekyylejä, maapallon ionosfääri pitää koostumuksensa melko yksinkertaisena, enimmäkseen happi täyttää tilan. Ja tämä happi on erityinen hapen tyyppi - yksittäisiä atomeja, joilla on positiivinen varaus.
Suurin osa aurinkokuntamme planeetoistaniiden ilmakehässä on vähän happea, mutta maapallolla on paljon, noin 21%. Tämä johtuu siitä, että niin monet organismit ovat kiireisiä muuntamalla valo, vesi ja hiilidioksidi sokeriksi ja hapeksi - fotosynteesiksi kutsuttu prosessi, ja se on tapahtunut maapallolla viimeisten 3,8 miljardin vuoden ajan.
- Venus
Maan tavoin Venuksella on suuri rautasydän ja kivinen silikaattivaippa, ja sen kuori on vastaavasti planeettamme kanssa basaltinen.
Venuksessa ei kuitenkaan ole happea - 96%ilmakehä koostuu hiilidioksidista, ja rikkihappo sataa pinnalle useita kertoja päivässä. On epätodennäköistä, että ainakin yksi tieteen tiedossa oleva organismi elää tällaisissa olosuhteissa yli muutaman sekunnin ja tekniikka - yli muutaman tunnin.
- Jupiter
Europa on Jupiterin kuudes satelliitti ja yksiyksi aurinkokunnan suurimmista satelliiteista. Jovian-kuu kiinnostaa tutkijoita, koska se on yksi taivaankappaleista, joilla voi mahdollisesti olla elämää. Europan pinta on peitetty useiden kilometrien paksuisella jääkerroksella, jonka alla on noin 160 kilometriä syvä nestemäinen vesivaltameri. Jotta valtameressä voisi kehittyä maan kaltaisia suuria elämänmuotoja, happea on liuotettava veteen. Mutta tämä elementti ei voi läpäistä jääpeitettä.
Tutkijat ovat ehdottaneet mekanismia, joka selittääkuinka suuria määriä O2:ta voi jäädä jään alle. Europan pinnalle muodostuu happea, kun avaruudesta peräisin olevien korkeaenergisten hiukkasten virta pommittaa jäätä luoden korkeaenergisiä hapen muotoja, jotka voivat reagoida monien aineiden kanssa.
Tutkijat ovat ehdottaneet, että happea sisältäväyhdisteet tulevat mereen, kun jääkuori liikkuu, mikä tapahtuu Jupiterin vuorovesi vaikutuksen vuoksi. Jääpalat, joiden pinnalle muodostuu aktiivista happea, menevät syvyyteen.
- Saturnus
Dione on kaasujätin neljäs satelliittiSaturnus ja toinen taivaankappale, joka mahdollisesti sisältää happea. Cassini-avaruusanturi on havainnut tämän kaasun jälkiä kohteen ilmakuoressa. Todellakin, hapen läsnäolo tässä tapauksessa ei ole lainkaan yhteydessä elävien organismien läsnäoloon Dionessa.
Se oli mahdollista todeta jo viime vuosisadallaDione, jonka halkaisija on 1 123,4 kilometriä (eli se on pienempi kuin Kuumme), koostuu vesijäästä, jonka sisäkerroksissa on merkittävä kiviseos.
Tutkijat ovat kuitenkin olleet pitkäänhe ovat vakuuttuneita siitä, että tällä satelliitilla ei voi olla minkäänlaista ilmakehää - se on liian pieni pitämään kaasukuorta sen ympärillä painovoiman avulla. Siitä huolimatta, niin kauan sitten tämä ajatus Dionen luonteesta kumottiin, ja tiedot tällaisesta kumotuksesta antoi myös "Cassini" - mutta ei tähtitieteilijä, vaan automaattinen koetin.
Voiko happea tuottaa avaruudessa?
ISS:llä happivarastoja täydennetäänveden elektrolyysi (hajoaminen vedyksi ja hapeksi). Tämän tekee ISS:llä Electron-järjestelmä, joka kuluttaa 1 kg vettä henkilöä kohti päivässä. Happivarastoja täydennetään myös ajoittain kiertorataasemalle suuntautuvien lastitehtävien aikana.
Caltechin tutkijat päättivät löytää omansatutkia erilaista happituotantomenetelmää. Lopulta he keksivät reaktorin, joka poistaa "C" (hiili) "CO2" (hiilidioksidi) -kaavasta, jättäen vain happea. Tutkijat havaitsivat, että jos hiilidioksidimolekyylejä ajetaan ja ne osuvat inertteihin pintoihin, kuten kultakalvoon, ne voidaan jakaa molekyylihappeen ja atomihiiliin.
Tiedemiehet sanovat, että heidän reaktorinsa toimii sen mukaanhiukkaskiihdyttimen periaate. Ensin siinä olevat CO2-molekyylit ionisoidaan ja sitten kiihdytetään sähkömagneettisella kentällä, minkä jälkeen ne törmäävät kullan pintaan. Nykymuodossaan laitoksen hyötysuhde on erittäin alhainen: jokaista 100 CO2-molekyyliä kohden se pystyy tuottamaan noin yhden tai kaksi molekyylistä happimolekyyliä.
Tutkijat huomauttavat kuitenkin, että heidän reaktorinsa on osoittanut, että tämä hapen tuotantokonsepti on todella mahdollinen ja siitä voi tulla skaalautuva tulevaisuudessa.
Jatkossa reaktoria voidaan käyttäähappituotanto astronauteille, jotka lentävät kuuhun, Marsiin ja muualle. Maan päällä tällainen mittakaavaan perustuva asennus voisi olla myös erittäin hyödyllinen, koska se voi vähentää hiilidioksidin pitoisuutta ilmakehässä ja muuttaa sen hapeksi ja auttaa siten torjumaan maailmanlaajuista ilmastonmuutosta. Tutkijat huomauttavat kuitenkin, että niiden asennus ei ole vielä valmis käytännön vaiheeseen.
Näin ollen vastaus tähän kysymykseen on kyllä, mutta asiaa koskevaa teknistä tutkimusta ei ole vielä saatu päätökseen.
Lue myös:
Suurin magneettinen myrsky antaa sinun nähdä revontulet Moskovasta
Tuomiopäivän jäätikkö osoittautui vaarallisemmaksi kuin tutkijat ajattelivat. Kerromme pääasia
Katso kattavin luettelo miljardeista tähdistä Linnunradalla