Một thí nghiệm diễn ra trên sao Hỏa đã chỉ ra rằng việc chiết xuất oxy có thể thở được từ bầu khí quyển mỏng của hành tinh Đỏ là khả thi.
Từ một khoang nhỏ bé bên trong tàu thăm dò Perseverance của NASA, thí nghiệm Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) đã liên tục phân tách các phân tử trong không khí trên sao Hỏa để tạo ra một nguồn cung cấp oxy tuy ít nhưng ổn định.
Hiện tại, MOXIE sắp ngừng hoạt động sau khi hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ.
Phó Giám đốc NASA Pam Melroy cho biết: “Hiệu suất ấn tượng của MOXIE cho thấy việc chiết xuất oxy từ bầu khí quyển của sao Hỏa là khả thi – khí oxy có thể giúp cung cấp không khí dể thở hoặc nhiên liệu đẩy tên lửa cho các phi hành gia trong tương lai”.
“Việc phát triển các công nghệ cho phép chúng ta sử dụng tài nguyên trên Mặt trăng và sao Hỏa là rất quan trọng để xây dựng sự hiện diện lâu dài trên Mặt trăng, tạo ra một nền kinh tế Mặt trăng mạnh mẽ và cho phép chúng ta hỗ trợ cho chiến dịch khám phá ban đầu của con người tới sao Hỏa”.
Thí nghiệm MOXIE, do các nhà khoa học MIT thiết kế, đã hoạt động kể từ khi Perseverance hạ cánh xuống sao Hỏa vào tháng 2/2021. Một cách không liên tục, những người vận hành trên Trái đất đã gửi lệnh tới MOXIE để xem nó hoạt động như thế nào theo thời gian trong các điều kiện khác nhau trên hành tinh Đỏ.
Kể từ đó, qua 16 lần hoạt động, MOXIE đã tạo ra tổng cộng 122 gam oxy. NASA cho biết, lượng khí này đủ để giữ cho một con chó nhỏ thở trong 10 giờ – hoặc một con người trong 4 giờ.
MOXIE hoạt động bằng phương pháp điện phân, sử dụng dòng điện để thúc đẩy quá trình phân tách điện hóa carbon dioxide thành các nguyên tử thành phần. Thí nghiệm hút không khí sao Hỏa qua một bộ lọc để làm sạch. Sau đó, không khí này được nén, làm nóng và gửi qua máy điện phân Solid OXide Electrolyzer (SOXE). Máy điện phân sẽ tách carbon dioxide thành các ion carbon monoxide và oxy.
Khí carbon monoxide được xả ra ngoài, nhưng các nguyên tử oxy được kết hợp lại thành O2, hay oxy phân tử; loại oxy mà chúng ta cần để tồn tại. Khí này sau đó được đo về khối lượng và độ tinh khiết trước khi được xả ra ngoài trở lại.
Mỗi lần MOXIE hoạt động sẽ mất vài giờ. Sau vài giờ làm nóng, thiết bị thu thập oxy trong 1 giờ, sau đó là một khoảng thời gian tắt máy. Trong những giờ hoạt động, MOXIE được thiết kế để sản xuất tối đa 10 gram oxy, đủ cho một phi hành gia thở trong khoảng 20 phút.
Điều đó chỉ là trên lý thuyết. Trong thực tế, lượng oxy mà MOXIE có thể sản xuất có sự biến động; trong lần chạy thứ 16, vào ngày 7/8, MOXIE chiết xuất được khoảng 9,8 gam oxy. Điều này cho thấy rằng, dù bầu khí quyển sao Hỏa mỏng và loãng đến đâu, nó vẫn có thể cung cấp oxy.
Ngay cả trong trường hợp xấu nhất, một thiết bị như MOXIE sẽ có thể bổ sung cho các nguồn cung cấp oxy khác, giúp giảm lượng hàng hóa cần vận chuyển từ Trái đất.
Nhưng với những kinh nghiệm thu được từ MOXIE, các nhà nghiên cứu tin rằng họ có thể phát triển một hệ thống quy mô đầy đủ bao gồm một phiên bản mới và cải tiến của thiết bị tách oxy, bao gồm một phương tiện để hóa lỏng khí, và một cách để lưu trữ chất lỏng đó.
Những nhà thám hiểm sao Hỏa trong tương lai sẽ cần mọi sự hỗ trợ để có thể tự duy trì. Sẽ cần khoảng 500 tấn oxy để đáp ứng nhu cầu về hô hấp của một nhóm phi hành gia sống trên sao Hỏa trong một năm và nhiên liệu lỏng cần thiết để đẩy tàu vũ trụ.
Tuy nhiên, điều sẽ phải chờ đợi. Có rất nhiều vấn đề cần được kiểm tra và giải quyết trước khi con người cố gắng ở lại lâu dài trên hành tinh đỏ. Oxy chỉ là một trong số đó.
Hecht nói: “Chúng tôi phải đưa ra quyết định về những thứ cần được phê chuẩn trên sao Hỏa. Tôi nghĩ có nhiều công nghệ trong danh sách đó; tôi rất vui mừng khi MOXIE đứng đầu trong số đó”.
Năm ngoái, một bài báo về 7 lần hoạt động đầu tiên của MOXIE đã được xuất bản trên tạp chí Science Advances.
Theo ScienceAlert
