Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"МОКСИ" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Мокси (значения) .
Эксперимент Mars Oxygen ISRU
PIA24201-MarsPerseveranceRover-MoxieTwin-2021019.jpg
Эксперимент по использованию ресурсов кислорода на Марсе (MOXIE)
ОператорНАСА
ПроизводительНАСА / Лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института
Тип инструментаЭкспериментальная технология ISRU (использование ресурсов на месте)
ФункцияПроизводство кислорода
Веб-сайтмарс .nasa .gov / марс2020 / миссия / инструменты / moxie /
Характеристики
Масса15 кг (33 фунта)
Габаритные размеры24 х 24 х 31 см
Потребляемая мощность300 Вт
Хост космический корабль
Космический корабльУпорство
Дата запуска30 июля 2020 г.
РакетаАтлас V 541
Запустить сайтМыс Канаверал SLC-41

Эксперимент по использованию кислородных ресурсов на Марсе ( MOXIE ) [1] представляет собой демонстрацию технологий на марсоходе NASA Mars 2020 Perseverance . [2] MOXIE будет производить кислород из углекислого газа марсианской атмосферы с помощью электролиза твердых оксидов . [3] Технология, продемонстрированная MOXIE, может в конечном итоге быть расширена, чтобы обеспечить необходимое количество окислителя для Марсианского восходящего корабля (MAV) в миссии человека. [4]

Главный исследователь (PI) - Майкл Хехт из Обсерватории Хейстэк Массачусетского технологического института (MIT) . [5] Заместитель генерального директора - Джеффри Хоффман из отдела аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института. Руководителем проекта является Джефф Меллстром из Лаборатории реактивного движения НАСА / Калифорнийского технологического института (JPL). Наряду с MIT и JPL основными участниками являются OxEon Energy (ранее Ceramatec, Inc. ) и Air Squared . Среди других участников - Имперский колледж Лондона , Space Exploration Instruments LLC, Destiny Space Systems LLC, Институт Нильса Бора вКопенгагенский университет , Государственный университет Аризоны и Датский технический университет . [6] [7]

Цели [ править ]

Цели MOXIE должны быть способны производить 6-10 г / час кислорода чистотой не менее 98% не менее десяти раз днем ​​и ночью в любое время года и, если возможно, в пыльную бурю. [1]

Развитие [ править ]

Тестирование
Установлены

MOXIE основывается на более раннем эксперименте, Mars In-situ производстве топлива Precursor (MIP), который был разработан и построен для полетов в рамках миссии Mars Surveyor 2001 Lander . [8] MIP был предназначен для демонстрации производства топлива на месте (ISPP) в лабораторных условиях с использованием электролиза диоксида углерода для производства кислорода. Демонстрация полета MIP была отложена, когда миссия Mars Surveyor была отменена из-за провала миссии Mars Polar Lander .

Принцип [ править ]

MOXIE собирает, сжимает и нагревает марсианскую атмосферу с помощью HEPA-фильтра , спирального компрессора и нагревателей, а затем разделяет CO
2молекулы в O
2и CO с использованием твердого оксидного электролиза . Электролизная ячейка с твердым оксидом работает по принципу, согласно которому при повышенных температурах определенные оксиды керамики, такие как оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия (YSZ) и легированный оксид оксида церия, становятся проводниками оксидных ионов (O 2– ) . Тонкий непористый диск из YSZ (твердый электролит) зажат между двумя пористыми электродами . CO 2 диффундирует через пористый электрод ( катод ) и достигает вблизи границы электрод-электролит. Благодаря сочетанию термической диссоциации и электрокатализа атом кислорода высвобождается из CO.
2молекула и забирает два электрона с катода, чтобы стать оксидным ионом (O 2– ). Через вакансии для ионов кислорода в кристаллической решетке электролита ион кислорода переносится к границе электролит-анод за счет приложенного постоянного потенциала. На этой границе ион кислорода передает свой заряд аноду , соединяется с другим атомом кислорода с образованием кислорода (O 2 ) и диффундирует из анода. Таким образом, чистая реакция составляет 2CO.
2 2CO + O
2. Инертные газы, такие как N2и Ar не отделяются от сырья, а сбрасываются с помощью монооксида углерода (CO) и неиспользованного CO 2 .

Расширяемость [ править ]

Представители НАСА заявили, что если бы MOXIE работал эффективно, они могли бы посадить на Марс в 200 раз больший инструмент на основе MOXIE вместе с электростанцией, способной генерировать 25-30 кВт. В течение примерно 1 земного года эта система будет производить не менее двух килограммов кислорода в час [1] для поддержки человеческой миссии где-то в 2030-х годах. [9] [10] Накопленный кислород можно было бы использовать для жизнеобеспечения, но основная потребность - в окислителе для восходящего корабля на Марс (MAV). [11] [12] CO, побочный продукт реакции, также можно собирать и использовать в качестве низкосортного топлива [13] или подвергать реакции с водой с образованием метана ( CH
4) для использования в качестве основного топлива. [14] [15] В качестве альтернативы система генерации кислорода может заполнить небольшой кислородный баллон для поддержки миссии по возврату пробы . [16]

См. Также [ править ]

  • Марс 2020

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Hecht, M .; Hoffman, J .; Rapp, D .; McClean, J .; SooHoo, J .; Schaefer, R .; Aboobaker, A .; Mellstrom, J .; Hartvigsen, J .; Meyen, F .; Хинтерман, Э. (2021-01-06). «Эксперимент Mars Oxygen ISRU (MOXIE)» . Обзоры космической науки . 217 (1): 9. DOI : 10.1007 / s11214-020-00782-8 . ISSN  1572-9672 .
  2. ^ Бейтель, Аллард (2015-04-15). «НАСА объявляет о выпуске марсохода« Марс 2020 »для исследования Красной планеты» . НАСА . Проверено 25 февраля 2021 .
  3. ^ Hecht, M .; Hoffman, J .; Rapp, D .; McClean, J .; SooHoo, J .; Schaefer, R .; Aboobaker, A .; Mellstrom, J .; Hartvigsen, J .; Meyen, F .; Хинтерман, Э. (2021-01-06). «Эксперимент Mars Oxygen ISRU (MOXIE)» . Обзоры космической науки . 217 (1): 9. DOI : 10.1007 / s11214-020-00782-8 . ISSN 1572-9672 . 
  4. ^ Хорошо, Эндрю; Джонсон, Алана; Хауталуома, Грей (24 ноября 2020 г.). «МОКСИ может помочь будущим ракетам стартовать с Марса» . НАСА . Проверено 24 ноября 2020 года .
  5. ^ mars.nasa.gov. «Эксперимент по использованию ресурсов кислорода на Марсе (MOXIE)» . mars.nasa.gov . Проверено 25 февраля 2021 .
  6. ^ "НАСА TechPort - проект эксперимента Mars OXygen ISRU" . Техпорт НАСА . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 19 ноября 2015 года .
  7. ↑ Brix, Lise (26 апреля 2015 г.). «Ученые пытаются приготовить кислород на Марсе» . Наука нордическая . Проверено 15 мая 2015 .
  8. ^ Каплан, Дэвид; Baird, R .; Флинн, Ховард; Рэтлифф, Джеймс; Бараона, Космо; Дженкинс, Филипп; Лэндис, Джеффри; Шейман, Дэвид; Джонсон, Кеннет; Карлманн, Пауль; E, al (2000). "Демонстрация полета" Марса на месте производства ракетного топлива "(MIP) в 2001 году - цели проекта и результаты квалификационных испытаний" . Конференция и выставка "Космос 2000" . DOI : 10.2514 / 6.2000-5145 .
  9. ^ Эксперимент Mars Oxygen ISRU (MOXIE) PDF. Презентация: Миссия и инструменты МАРС-2020 ». 6 ноября 2014 г.
  10. ^ Maxey, Kyle (5 августа 2014). «Можно ли производить кислород на Марсе? МОКСИ узнает» . Engineering.com . Проверено 5 ноября 2014 .
  11. Перейти ↑ Thomson, Iain (31 июля 2014 г.). «Марсоход 2020: генерация кислорода и еще 6 удивительных экспериментов» . Реестр . Проверено 5 ноября 2014 .
  12. ^ Жизнь за Землю в Final Frontier Архивированных 2014-11-04 в Wayback Machine . NASA, 4 - го ноября 2014 года.
  13. ^ Лэндис, Джеффри А .; Линн, Дайан Л. (сентябрь – октябрь 2001 г.). "Марсианский ракетный аппарат с использованием ракетного топлива in situ". Журнал космических аппаратов и ракет . 38 (5): 730–735. Bibcode : 2001JSpRo..38..730L . DOI : 10.2514 / 2.3739 .
  14. Перейти ↑ Wall, Mike (1 августа 2014 г.). «Марсоход, производящий кислород, чтобы приблизить колонизацию» . Space.com . Проверено 5 ноября 2014 .
  15. ^ Керамический генератор кислорода для систем электролиза диоксида углерода
  16. ^ Лэндис, Джеффри А .; Олесон, Стивен Р .; Паккард, Томас У .; Linne, Diane L .; Woytach, Jeffrey M .; Мартини, Майкл С .; Фиттье, Джеймс Э .; Gyekenyesi, John Z .; Colozza, Anthony J .; Финканнон, Джеймс; Бери, Кристен М .; Домингес, Гектор; Джонс, Роберт; Смит, Дэвид; Венто, Даниэль (9–13 января 2017 г.). Исследование конструкции поднимающегося на Марс аппарата для возврата образца с использованием топлива, генерируемого на месте . 10-й симпозиум по использованию космических ресурсов. Грейпвайн, Техас. DOI : 10.2514 / 6.2017-0424 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Марс 2020 Домашний сайт