2021. június 18., péntek

Már nem az a kérdés, hogy lehetséges-e

Oxigént nyert a Marson lévő szén-dioxidból a Perseverance

Hirtelen gyorsult fel a Mars meghódításának első fejezete a harmadik évezred elején. Már nem az a kérdés, hogy lehetséges-e, hanem az egyes részletek kidolgozása, a konkrét akadályok áthidalása és problémák megoldása zajlik. Ami a ma élő felnőttek fiatalkorában még sci-fi volt, az a mai fiatalok számára mindennapi tudomány: megteremteni az emberi lét fenntartható feltételeit az egyelőre még élettelen bolygón. Az ide vezető út egyik nagy lépése, hogy oxigént nyert a Marson lévő szén-dioxidból a Perseverance nevű multifunkciós robot, ami a Marsra álmodott emberi telepek létesítésének egyik első, történelmi lépése az űrkutatók szerint.

A Marson az élet feltétele, a Földön a klímaváltozás fékezője

A szén-dioxidból történő oxigénnyerés lehetősége az utóbbi években élénken foglalkoztatja a fizikusokat és kémikusokat, a globális felmelegedés fékezésének egyik lehetőségét látja benne sok tudós. Ha sikerülne a hasznos elemeket kinyerni a földi légkört szennyező szén-dioxidból, akkor csökkenne az üvegházhatást okozó gázok mennyisége is az atmoszférában, így az előny kettős lehetne. Kérdés, hogy a Marson elért sikereket hasznosítjuk-e itt, a Földön, esetleg fordítva történik majd.

Az régóta köztudott (középiskolás tananyag), hogy oxigén nyerhető molekulák elektrolízisével, így például a víz (H2O) vagy a szén-dioxid (CO2) közegébe helyezett fém elektródák kellő elektromos energia esetén oxigénre és hidrogénre, illetve oxigénre és szénre bontják a molekulákat, elemeire szakítva a vegyületet.

A Perseverance nevű marsjáró robot 2021. április 6-án a Mars felszínén (Fotó: NASA/J)
A Perseverance nevű marsjáró robot 2021. április 6-án a Mars felszínén (Fotó: NASA/J)

Az egyszerűen hangzó módszer problémája, hogy túlságosan energiaigényes. A Marson ráadásul úgy kell megteremteni az emberi lét feltételeit, hogy a bolygó saját adottságai nyújtotta források és lehetőségek kihasználásával fenntartható legyen minden tényező, hosszú távon, kvázi örökre.

Öt gramm oxigén az első termés a Marson

A Mars oxigén helyszíni erőforrás-felhasználási kísérlete, a MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) egy akkora dobozban zajlott, mint egy autó akkumulátora, és a rover jobb első oldalán található.

Első menetében a MOXIE öt gramm oxigént termelt, ami körülbelül tíz percnyi légzéshez elegendő oxigénnek felel meg egy normál tevékenységet végző űrhajós számára.

A MOXIE mérnökei most több tesztet hajtanak végre, és megpróbálják fokozni a teljesítményét. Úgy tervezték, hogy óránként akár 10 gramm oxigént is képes legyen előállítani.

Régi, földi probléma a hatékonyság fokozása

Magyarországi kutatás is vizsgálja (az MTA-SZTE kutatócsoportja), hogy a hagyományos elektrolízist miként válthatja fel korszerűbb technológia a szén-dioxid bontásakor. A napfény csapdába ejtése jelentheti az egyik megoldást, ami a Földön és a Marson is folyamatosan rendelkezésre áll.

A hagyományos fémlemezek helyett az elektródok félvezetőkből készülhetnek, ezek hasznosítani tudják a napfény energiáját, ami nem csak olcsóbbá, de fenntarthatóvá (megújulóvá) teszik a folyamatot.

Földi körülmények között ez a napenergia tárolási módja is egyben, hiszen a gázból nyert szén bármikor és bárhol felhasználható (elégethető) tüzelőanyag lehet.

A Marson viszont sokkal értékesebb szerep juthatna a CO2-ból nyert elemnek: értékes alapanyagként a távoli bolygón a szénvegyészet alapjául szolgálhatna. (Ez természetesen a Földön is alternatívája az elégetésnek.)

Az egyszerűen leírt laboratóriumi módszer hatásfokának növelése a hétköznapokban elvárt tömeges szintre egyelőre megoldatlan. Bár napenergiából áramot termelni manapság már nem problémás, kémiai reakciókat fotoelektronikai módszerekkel végrehajtani még finoman szólva is kihívás. Egyelőre a pontos okok keresése, a fizikai és kémiai korlátok feszegetése zajlik.

A Marson úgy kell megvalósítani az oxigéntermelést, hogy az állandóan, megújulva és folyamatos biztonságban lássa el az emberi telepeket. Már látványtervekben is létezik az az elképzelés, ami szerint még ebben a században öt város létesülne a Marson. Ezek együttes népessége egymillió fős lehet, ha megoldást találnak a projekt fejlesztői a felmerülő problémákra, mint például az oxigén, az ivóvíz és az élelmezés biztosítása marsi körülmények között.