Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Bliżej załogowego lotu na Marsa. Po raz pierwszy na Czerwonej Planecie wytworzono tlen

Recommended Posts

Łazik Perseverance dokonał kolejnego ważnego kroku w kierunku załogowej eksploracji Marsa. Znajdujący się na nim instrument MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) wykorzystał bogatą w węgiel atmosferę Marsa do wytworzenia tlenu. Udany eksperyment przeprowadzono przed dwoma dniami, 20 kwietnia. Bez możliwości produkcji i przechowywania tleny na Marsie trudno będzie myśleć o załogowej misji na Czerwoną Planetę.

To krytyczny krok w kierunku zamiany dwutlenku węgla na tlen na Marsie. MOXIE ma jeszcze sporo do roboty, ale uzyskane właśnie wyniki są niezwykle obiecujące, gdyż pewnego dnia chcemy wysłać ludzi na Marsa. Tlen to nie tylko coś, czym oddychamy. Napędy rakietowe zależą od tlenu, a przyszłe misje załogowe będą uzależnione od produkcji na Marsie paliwa, które pozwoli astronautom wrócić do domu, mówi Jim Reuter dyrektor w Space Technology Mission Directorate (STMD).

Inżynierowie obliczają, że do przywiezienia 4 astronautów z Marsa na Ziemię rakieta będzie potrzebowała 7 ton paliwa i 25 ton tlenu. To znacznie więcej, niż potrzeba ludziom do oddychania. Ci sami astronauci podczas rocznego pobytu na Marsie zużyją może 1 tonę tlenu, mówi Michael Hecht z Massachusetts Institute of Technology.

Przewożenie 25 ton tlenu z Ziemi na Marsa byłoby bardzo trudnym i kosztownym przedsięwzięciem. Znacznie łatwiej będzie przetransportować większą wersję MOXIE, 1-tonowe urządzenie, które na miejscu wyprodukuje tlen potrzebny do powrotu.

Atmosfera Marsa w 96% składa się z dwutlenku węgla. MOXIE oddziela atomy tlenu od molekuł dwutlenku węgla, uwalniając do atmosfery Marsa tlenek węgla. Konwersja odbywa się w temperaturze około 800 stopni Celsjusza, dlatego MOXIE jest zbudowany ze specjalnych materiałów, w tym wydrukowanych w 3D stopów aluminium, w których odbywa się ogrzewanie i chłodzenie gazów oraz aerożelu działającego jak izolacja. Z zewnątrz MOXIE pokryte jest cienką warstwą złota, które zatrzymuje promieniowanie podczerwone wewnątrz urządzenia, chroniąc w ten sposób inne elementy łazika Perseverance.

Podczas pierwszego testu MOXIE wytworzył około 5 gramów tlenu, co wystarczyłoby człowiekowi na około 10 minut oddychania. Urządzenie jest w stanie wytworzyć do 10 gramów tlenu na godzinę.

Przeprowadzony właśnie test miał pokazać, czy urządzenie bez szwanku przetrwało start, podróż i lądowanie na Marsie. NASA chce jeszcze co najmniej 9-krotnie prowadzić testy MOXIE. To nie jest po prostu pierwsze urządzenie, które wyprodukowało tlen na innej planecie. To pierwsza technologia tego typu, która ma wspomóc przyszłe misje wykorzystując lokalnie występujące zasoby, stwierdza Trudy Kortes odpowiedzialna w STMD za demonstracje technologii.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czy oddychanie czystym tlenem, nawet pod obniżonym ciśnieniem, jest bezpieczne na dłuższą metę? Czy aby nie jest konieczna jednak mieszanka tlen-azot?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tak chyba jest. Wiem, że nurkowie potrzebują innych mieszanek do nurkowania na większych głębokościach z powodu narkozy azotowej i zatrucia tlenem. Do mieszanek są dodawane gazy szlachetne. Ale wygląda, że jest to powiązane z ilością tlenu i ciśnieniem.

Pamiętam, że podczas programu Apollo, przynajmniej tak było na początku podczas testów, zanim doszło do wypadku oddychali tlenem. Obecnie w przestrzeni kosmicznej oraz podczas startów, astronauci oddychają czystym(?) tlenem, co pozwala obniżyć ciśnienie w kombinezonie, a co idzie zmniejszyć wagę i wymogi wytrzymałościowe oraz wycieki, bo wszystko cieknie i cieknie tym bardziej im wyższe ciśnienie, szczególnie kombinezony do spacerów w kosmosie. Doczytałem trochę i ISS ma skład powietrza zbliżony do atmosferycznego, ale Skylab miał powietrze o składzie 75% tlen i 25% azot.

Ale tlen na Marsie będzie potrzebny także jako utleniacz do paliwa rakietowego. Wydaje mi się, że ewentualna misja będzie przebiegać w ten sposób, że kilkanaście - kilkadziesiąt rakiet wyniesie stopniowo sprzęt i materiały na orbitę Marsa, które będą do dyspozycji przyszłej misji załogowej. Część być może wyląduje na powierzchni, gdzie zacznie działać automatyka. Zanim rozpocznie się lot załogowy, musi też być działająca produkcja tlenu na powierzchni, być może z już pełnymi zbiornikami tlenu, bo urządzenie MOXIE działa na kameralną skalę. Będzie mu siało zostać przeskalowane odpowiednio.

Edit: Jajcenty jest na wątku, może coś dopisze o nurkowaniu :)

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites

w nurkowaniu to właśnie azot jest przeszkodą bo nasyca krew który przy wynurzaniu bąbelkuje. Dlatego zamiast azotu dodaja helu lub czegoś tam. W apollo, fakt, był czysty tlen pod 1/3 atm, ale oddychali nim kilka dni. Swoją drogą musieli przecież przejść na "normalne" powietrze przed rozhermetyzowaniem po wylądowaniu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

To też, ale narkoza azotowa powoduje, że nurkowie na dużych głębokościach zachowują się, jakby byli napróci alko. Nie są w stanie wykonać prostych czynności manualny i nie myślą trzeźwo, o ile nie oddychają właściwą mieszanką, na przykład trimix poniżej 50m. Hel z resztą też pod wysokim ciśnieniem wywołuje objawy neurologiczne. Właśnie zauważyłem Twój nick, wcześniej nie zwróciłem na to uwagi :)

Kiedyś czytałem, że na Marsa planują zabrać wodór, żeby na miejscu wytworzyć metan jako paliwo rakietowe. Chociaż w sumie, jak jest tam woda to i wodór można by uzyskać, aczkolwiek priorytetem będą potrzeby astronautów. MOXIE zapewni C i O2 z CO2.

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites

Widziałem niedawno video Scotta, gdzie wspomniał, że tlenek węgla CO+O2 może być wykorzystany jako paliwo rakietowe na Marsie. Trochę pogrzebałem i wyszukałem więcej informacji, na ten temat. Aczkolwiek udzielone odpowiedzi podają różne Isp, a nie chce mi się teraz przedzierać się przez zalinkowany papier ;)

https://space.stackexchange.com/questions/21207/use-of-carbon-monoxide-as-propellant-on-mars

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 23.04.2021 o 01:37, KopalniaWiedzy.pl napisał:

MOXIE oddziela atomy tlenu od molekuł dwutlenku węgla, uwalniając do atmosfery Marsa tlenek węgla. Konwersja odbywa się w temperaturze około 800 stopni Celsjusza

Doczytałem trochę, na wiki oczywiście, i jestem odrobinę sceptyczny. Mam co najmniej trzy wątpliwości:

- filtr HEPA - to się zapycha

- spreżarka spiralna - to się zużywa podobno powoli, ale jednak

- elektrolit - tlenek cyrkonu - tu jest trochę lepiej (oceniam trwałość na podstawie żywotności sond lambda), ale docelowo to ma wyprodukować wiele ton tlenu więc degradacja struktury krystalicznej jest pewna.

Przydałby się jakiś robocik (Boston Dynamics?) do utrzymania ruchu :) Na pewno do wymiany filtrów, albo ustrojstwo powinno mieć filtr wielorazowy z możliwością 'odkurzania'.

 

55 minut temu, cyjanobakteria napisał:

Widziałem niedawno video Scotta, gdzie wspomniał, że tlenek węgla CO+O2 może być wykorzystany jako paliwo rakietowe na Marsie.

Szybkie porównie entalpii (ciepła tworzenia jako miara kopa) CO->CO2 6kJ/g , H2->H2O jakies 16 kJ/g. Czyli prawie 3 razy mniej z niż z wodoru. Tylko dlatego, że to produkt uboczny i można go zagospodarować. Ja jednak kombinowałbym dalej żeby uboczny tlenek węgla wzbogacić nieco, o ile gdzieś jest jakieś źródło wodoru.

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites

Woda w stanie stałym jest na Marsie, nie tylko na biegunach, więc wodór się znajdzie :)

https://www.sciencemag.org/news/2017/08/water-ice-found-near-mars-s-equator-could-entice-colonists-and-life-seekers

https://www.reuters.com/article/us-space-mars-idUKN2045326920080620

?m=02&d=20080620&t=2&i=4850711&r=2008-06

 

Niesamowite zdjęcia rzeczy, które na Ziemi są przyjmowane za rzecz oczywistą :)

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Mars_Express/Water_ice_in_crater_at_Martian_north_pole

Colour_view_of_crater_with_water_ice_pil

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Analiza danych z misji InSight wykazała, że jądro Marsa jest całkowicie płynne. Ma więc inną budowę niż jądro Ziemi, gdzie stałe jądro wewnętrzne otoczone jest przez płynne jądro zewnętrzne. Dotychczas nikt nie był w stanie stwierdzić, jaki jest stan skupienia jądra Czerwonej Planety. Udało się to dopiero uczonym z USA, Belgii, Niemiec i Francji, którzy podczas swoich badań wykorzystali dane z InSight.
      Zrozumienie struktury wewnętrznej oraz atmosfery Marsa jest niezbędne do opisania historii tworzenia się i ewolucji planety. Wysłana w 2018 roku InSight zebrała unikatowe dane na temat jej budowy zewnętrznej. Misja zakończyła się w grudniu ubiegłego roku, ale naukowcy z całego świata wciąż analizują przysłane przez nią dane.
      Na ich podstawie badacze stwierdzili, że pod płaszczem, które w całości jest ciałem stałym, znajduje się jądro o średnicy 1835 ± 55 km i średniej gęstości 5955–6290 kg/m3. Nasze analizy danych z InSight stanowią argument przeciwko istnieniu stałego jądra wewnętrznego i pokazują kształt jądra wskazując, że głęboko w płaszczu istnieją wewnętrzne anomalie masy. Znaleźliśmy też dowody na powolny wzrost tempa ruchu obrotowego Marsa, który może być powodowany długoterminowym trendem w wewnętrznej dynamice Marsa lub wpływem jego atmosfery i pokryw lodowych, czytamy w artykule opublikowanym na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Weteran badań Marsa, łazik Curiosity, od pewnego czasu wykonuje zdjęcia chmur na Czerwonej Planecie. Niedawno przysłał na Ziemię wyjątkowe obrazy, w tym pierwszą sfotografowaną na Marsie tak wyraźną śreżogę, czyli promienie słoneczne przeświecające przez warstwę chmur.
      Większość chmur na Marsie znajduje się na wysokości nie większej niż 60 km. Jednak chmury na najnowszych obrazach wydają się być znacznie wyżej, gdzie jest wyjątkowo zimno. Dlatego naukowcy przypuszczają, że tworzy je zamarznięty dwutlenek węgla.
      Obserwując kiedy, gdzie i na jakich wysokościach formują się marsjańskie chmury, naukowcy mogą dowiedzieć się więcej na temat składu atmosfery Czerwonej Planety, jej temperatury oraz wiejących w niej wiatrów.
      Przed kilkoma tygodniami łazik sfotografował nawet chmury iryzujące. Iryzacja oznacza, że cząstki znajdujące się w danej części chmury są identycznej wielkości. Patrząc na zmiany koloru, widzimy zmiany wielkości cząstek, a to pokazuje nam ewolucję chmury w czasie, wyjaśnia Mark Lemmon ze Space Science Institute w Boulder.
      Łazik Curiosity trafił na Marsa w sierpniu 2012 roku. Pracuje w kraterze Gale i dotychczas przebył ponad 29 kilometrów po powierzchni Czerwonej Planety. Bada tam pierwiastki niezbędne do powstania życia, poszukuje śladów procesów biologicznych, przygląda się składowi powierzchni Marsa, prowadzi badania ewolucji atmosfery, obiegu wody i promieniowania na powierzchni planety. To czwarty z pięciu łazików, jakie NASA wysłała na Marsa i, obok Perseverance, jeden z dwóch obecnie działających.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Systemy podtrzymywania życia, woda, żywność, habitaty, instrumenty naukowe i wiele innych elementów będzie niezbędnych do przeprowadzenia załogowej misji na Marsa. Jednym z najważniejszych z nich są systemy produkcji energii. Te obecnie stosowane w misjach kosmicznych są albo niebezpieczne – wykorzystują rozpad pierwiastków promieniotwórczych – albo też niestabilne wraz ze zmianami pór dnia i roku, bo korzystają z energii słonecznej.
      Wybór miejsca lądowania każdej z misji marsjańskich to skomplikowany proces. Eksperci muszą bowiem określić miejsca, których zbadanie może przynieść jak najwięcej korzyści i w których w ogóle da się wylądować. W przypadku misji załogowych sytuacja jeszcze bardziej się skomplikuje, gdyż dodatkowo będą musiały być to miejsca najlepiej nadające się do życia, np. takie, w których można pozyskać wodę.
      Grupa naukowców pracujących pod kierunkiem Victorii Hartwick z NASA wykorzystała najnowsze modele klimatyczne Marsa do przeanalizowania potencjału produkcji energii z wiatru na Czerwonej Planecie. Dotychczas podczas rozważań nad produkcją energii na Marsie nie brano pod uwagę atmosfery. Jest ona bowiem bardzo rzadka w porównaniu z atmosferą Ziemi.
      Ku swojemu zdumieniu naukowcy zauważyli, że pomimo rzadkiej marsjańskiej atmosfery wiejące tam wiatry są na tyle silne, by zapewnić produkcję energii na dużych obszarach Marsa.
      Badacze odkryli, że w niektórych proponowanych miejscach lądowania prędkość wiatru jest wystarczająca, by stanowił on jedyne lub uzupełniające – wraz z energią słoneczną bądź jądrową – źródło energii. Pewne regiony Marsa są pod tym względem obiecujące, a inne – interesujące z naukowego punktu widzenia – należałoby wykluczyć biorąc pod uwagę jedynie potencjał energii wiatrowej lub słonecznej. Okazało się jednak, że energia z wiatru może kompensować dobową i sezonową zmienność produkcji energii słonecznej, szczególnie na średnich szerokościach geograficznych czy podczas regionalnych burz piaskowych. Co zaś najważniejsze, proponowane turbiny wiatrowe zapewnią znacznie bardziej stabilne źródło energii po połączeniu ich z ogniwami fotowoltaicznymi.
      Naukowcy przeanalizowali hipotetyczny system, w którym wykorzystane zostają panele słoneczne oraz turbina Enercon E33. To średniej wielkości komercyjny system o średnicy wirnika wynoszącej 33 metry. Na Ziemi może ona dostarczyć 330 kW mocy. Z analiz wynika, że na Marsie dostarczałaby średnio 10 kW.
      Obecnie szacuje się, że 6-osobowa misja załogowa będzie potrzebowała na Marsie minimum 24 kW mocy. Jeśli wykorzystamy wyłącznie ogniwa słoneczne, produkcja energii na potrzeby takiej misji będzie większa od minimum tylko przez 40% czasu. Jeśli zaś dodamy turbinę wiatrową, to odsetek ten wzrośnie do 60–90 procent na znacznych obszarach Marsa. Połączenie wykorzystania energii słonecznej i wiatrowej mogłoby pozwolić na przeprowadzenie misji załogowej na tych obszarach Czerwonej Planety, które wykluczono ze względu na słabą obecność promieniowania słonecznego. Te regiony to np. obszary polarne, które są interesujące z naukowego punktu widzenia i zawierają wodę.
      Autorzy badań zachęcają do prowadzenia prac nad przystosowaniem turbin wiatrowych do pracy w warunkach marsjańskich. Tym bardziej, że wykorzystanie wiatru może wpłynąć na produkcję energii w wielu miejscach przestrzeni kosmicznej. Hartwick mówi, że jest szczególnie zainteresowana potencjałem produkcji energii z wiatru w takich miejscach jak Tytan, księżyc Saturna, który posiada gęstą atmosferę, ale jest zimny. Odpowiedź na tego typu pytania będzie jednak wymagała przeprowadzenia wielu badań interdyscyplinarnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Łazik Perseverance rozpoczął tworzenie na Marsie zapasowego magazynu próbek. W miejscu zwanym Three Forks złożona została tytanowa tuba z próbkami marsjańskich skał. W ciągu najbliższych 2 miesięcy łazik pozostawi tam w sumie 10 pojemników, tworząc pierwszy w historii skład próbek na innej planecie.
      Za 10 lat próbki mają trafić na Ziemię w ramach misji Mars Sample Return. Plan ich przywiezienia zakłada, że to Perseverance zawiezie je do lądownika Sample Retrieval Lander, na pokładzie którego znajdzie się rakieta Mars Ascent Vehicle oraz zbudowane przez Europejską Agencję Kosmiczną Sample Transfer Arm. Europejskie ramię przeładuje przywiezione próbki z Perseverance do Mars Ascent Vehicle. Na pokładzie Sample Retrieval Lander znajdą się też dwa śmigłowce bazujące na architekturze Ingenuity. Zostaną one wykorzystane, gdyby z jakichś powodów Perseverance nie mógł dostarczyć próbek. Wówczas śmigłowce zabiorą próbki ze składu zapasowego i dostarczą je do pojazdu. Następnie z powierzchni Marsa wystartuje Mars Ascent Vehicle, który zawiezie je do czekającego na orbicie pojazdu Earth Return Orbiter. Ten zaś przetransportuje próbki na Ziemię. W tej chwili plan przewiduje, że Earth Return Orbiter zostanie wystrzelony jesienią 2027 roku, a Sample Retrieval Lander wiosną 2028. Próbki mają trafić na Ziemię w roku 2033.
      Obecnie Perseverance ma na pokładzie 17 pojemników z próbkami, w tym 1 z próbką atmosfery. Pierwszy pojemnik złożony w Three Forks zawiera skały pobrane 31 stycznia 2022 roku na obszarze South Séítah w Kraterze Jezero.
      Cały proces składowania próbki trwał godzinę. Po tym, gdy pojemnik wypadł spod podwozia łazika, inżynierowie musieli sprawdzić, czy nie znajdzie się pod kołami Perseverance, gdy ten będzie odjeżdżał, ani czy nie ustawił się pionowo. Pojemniki na jednym końcu są płaskie, co ma ułatwić ich przyszłe zebranie. Jednak przez to istnieje ryzyko, że ustawią się pionowo. Podczas testów naziemnych działo się tak w 5% przypadków.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed rokiem, 24 grudnia,  pracujący na Marsie lądownik InSight zarejestrował trzęsienie o magnitudzie 4. Dopiero później udało się ustalić, że przyczyną trzęsienia był jeden z największych zaobserwowanych upadków meteorytów. Teraz na łamach Science opisano wyniki badań.
      Przyczynę trzęsienia udało się ustalić po przeanalizowaniu zdjęć wykonanych przed trzęsieniem i po nim przez Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Na fotografiach widać nowy krater uderzeniowy. Stało się to rzadką okazją do zbadania upadku meteorytu i wywołanego nim trzęsienia na Marsie.
      Naukowcy oceniają, że meteoroid, który spadł na Czerwoną Planetę, miał od 5 do 12 metrów średnicy. Taki obiekt spłonąłby w ziemskiej atmosferze, jednak atmosfera Marsa jest około 100-krotnie rzadsza, więc nie uchroniła swojej planety przed uderzeniem. W wyniku kolizji powstał krater o średnicy 150 i głębokości 21 metrów. Część wyrzuconego zeń materiału wylądowała 37 kilometrów dalej. Dzięki danym sejsmologicznym z InSight oraz zdjęciom wiemy, że to jeden z największych kraterów, jaki utworzył się na oczach człowieka w Układzie Słonecznym.
      Oczywiście na Marsie znajduje się olbrzymia liczba większych kraterów, jednak powstały one przed jakąkolwiek misją na Czerwoną Planetę. Co jednak niezwykle interesujące, w wyniku uderzenia na powierzchnię wyrzucony zostały duże kawałki lodu, który był pogrzebany bliżej marsjańskiego równika niż lód, jaki mieliśmy okazję dotychczas oglądać. Ma to znaczenie dla planowania przyszłych misji załogowych.
      Misja InSight od listopada 2018 roku bada wnętrze Marsa. Zmierzyła m.in. średnicę jego jądra. Głównym źródłem informacji na temat budowy wnętrza Czerwonej Planety są fale sejsmiczne, dzięki którym można poznać rozmiary, skład oraz głębokość, na jakiej znajdują się poszczególne jej warstwy. Od rozpoczęcia badań InSight wykrył 1318 trzęsień, z których część była spowodowana upadkami meteorytów. Jednak trzęsienie z grudnia ubiegłego roku było pierwszym, przy którym wystąpiły fale powierzchniowe, które pozwoliły na szczegółowe badanie skorupy Marsa.
      Niestety, misja InSight wkrótce dobiegnie końca. W ciągu ostatnich miesięcy na panelach słonecznych lądownika nagromadziło się dużo pyłu, więc drastycznie spadła ilość docierającej doń energii. Najprawdopodobniej za około 6 tygodni InSight się wyłączy.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...