اگر روزی انسان‌ها بخواهند در مریخ زنده بمانند و رشد کنند، دسترسی به اکسیژن قابل تنفس یک ضرورت برای آن‌ها خواهد بود و به همین دلیل مریخ‌نورد پشتکار با نمایش یک فناوری جالب در مریخ، امیدها را در این زمینه افزایش داده است.

ابزار علمی «ماکسی» (MOXIE) که توسط مؤسسه‌ی فناوری ماساچوست (MIT) مدیریت می‌شود، برای تولید اکسیژن با استفاده از کربن دی‌اکسید (CO2) موجود در جو مریخ توسط کاوشگر پشتکار عازم این سیاره شد و حالا نتایج یک سال آزمایش نشان می‌دهد که این فناوری با قابلیت اعتماد بالایی موفق به تولید اکسیژن در روز، شب و همچنین در فصل‌های گوناگون شده است.

ماکسی یا «آزمایش بهره‌برداری منابع درجای اکسیژن مریخ» (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) به اندازه‌ی یک جعبه‌ی غذاست و در سال ۲۰۲۰ همراه با مریخ‌نورد پشتکار راهی سیاره‌ی سرخ شد. فوریه ۲۰۲۱ (اسفند ۱۳۹۹) پس از فرود آمدن در دهانه‌ی «جزرو» (Jezero) این آزمایش خیلی زود آغاز به‌کار کرد و حدود دو ماه بعد، برای اولین بار موفق به تولید حدود ۵.۴ گرم اکسیژن از جو مریخ شد.

می‌توان ماکسی را نوعی گیاه با فتوسنتز مصنوعی دانست. این ابزار هوا از جو غنی از کربن سیاره می‌گیرد. در ادامه برای حذف آلاینده‌ها آن را از فیلتری عبور می‌دهد و فشرده و سپس آن را گرم می‌کند. در این مرحله، یک الکترولیز اکسید جامد به صورت الکتروشیمیایی کربن دی‌اکسید را به کربن مونوکسید و یون‌های اکسیژن تجزیه می‌کند. سپس این یون‌ها از این مخلوط جدا و با هم ترکیب می‌شوند تا اکسیژن مولکولی یا O2 قابل تنفس را تشکیل دهند.

از آنجا که ماکسی تنها یکی از چندین آزمایش علمی روی مریخ‌نورد پشتکار است، دانشمندان نمی‌توانند به‌طور پیوسته آن را اجرا کنند و بنابراین هر بار آن را حدود یک ساعت فعال می‌کنند. در طول سال ۲۰۲۱ تیم MIT هفت آزمایش را انجام داد تا تولید اکسیژن را در سناریوهای مختلف آزمایش کند. این سناریوها شامل راه‌اندازی آن در شرایط جوی مختلف، در طول روز و شب و همچنین در فصول مختلف مریخ بود.

ابزار آزمایش‌گر بهره‌برداری منابع اکسیژن در-جای مریخ

ابزار ماکسی در روند آماده‌سازی روی زمین
Credit: NASA/JPL-Caltech

در هر یک از این آزمایش‌ها، ماکسی به‌طور قابل اعتماد به میزان درنظر گرفته شده، یعنی ۶ گرم اکسیژن تولید کرد. به گفته‌ی دانشمندان این برابر با مقداری است که توسط یک درخت ساده روی زمین تولید می‌شود. آن‌ها معتقدند که دستیابی موفقیت‌آمیز ماکسی به این میزان در شرایط مختلف، گام مهمی در جهت ساخت سیستم‌های بزرگ‌تر برای حفظ جمعیت انسانی روی مریخ است.

«جفری هافمن» (Jeffrey Hoffman) پژوهشگر ابزار ماکسی درباره‌ی این نمایش فناوری در مریخ گفت: «این اولین نمایش استفاده‌ی واقعی از منابع روی سطح یک سیاره‌ی دیگر و تبدیل شیمیایی آن‌ها به چیزی است که برای یک مأموریت انسانی قابل استفاده باشند. از این نظر این یک رویداد تاریخی محسوب می‌شود.»

اگرچه این آزمایش‌ها موفقیت‌آمیز بودند، اما هنوز شرایط مهم دیگری وجود دارند که دانشمندان می‌خواهند ماکسی را تحت آن‌ها بررسی کنند.

نوسانات شدید جو مریخ می‌تواند با تغییر چگالی هوا و دما همراه باشد و این یک چالش برای تیم ماکسی است که به‌زودی قصد دارد این سیستم را در هنگام سپیده‌دم و غروب که دما به‌طور قابل توجهی تغییر می‌کند، آزمایش کند.

همچنین یکی از گام‌های بعدی این است که عملیات تولید اکسیژن را در بهار مریخ افزایش دهند. در این فصل که به‌زودی از راه می‌رسد چگالی اتمسفر و سطوح کربن دی‌اکسید در بالاترین حد خود قرار می‌گیرند..

«مایکل هچت» (Michael Hecht) پژوهشگر اصلی ماکسی درباره‌ی این آزمایش تازه تأکید کرد: «دور بعدی آزمایش در زمان بالاترین چگالی جوی سال خواهد بود و فقط می‌خواهیم تا آن‌جا که می‌توانیم اکسیژن تولید کنیم. بنابراین همه چیز را تا جای ممکن در بالاترین حد قرار می‌دهیم و تا جایی که بتوانیم آزمایش را فعال نگه می‌داریم.»

عکس کاور: طرحی گرافیکی از مریخ‌نورد پشتکار
Credit: NASA

منبع: New Atlas