Thiết bị tạo oxy tinh khiết trên sao Hỏa

Tuy nhiên, NASA, nhiều cơ quan hàng không vũ trụ và công ty tư nhân khác đều đặt mục tiêu đưa con người lên sao Hỏa rồi đưa họ trở về an toàn. Vì vậy mà đội ngũ kỹ sư và nhà khoa học đang cố gắng tìm cách tạo ra đủ năng lượng phục vụ những chuyến du hành này.

Theo nhà khoa học NASA Carol Stoker: “Thiết kế sứ mệnh sao Hỏa không dùng tài nguyên tại chỗ thực sự khó, thậm chí là bất khả thi”.

Giờ đây một thiết bị gắn trên tàu thám hiểm Perseverance đem lại triển vọng tạo năng lượng tên lửa từ tài nguyên trên sao Hỏa. Thử nghiệm tên MOXIE đã sản xuất thành công oxy trên hành tinh đỏ.

Từ lúc Perseverance đáp xuống sao Hỏa (tháng 2.2021) cho đến cuối năm ngoái, MOXIE tạo ra khoảng 50g oxy qua 7 lần chạy. Giáo sư hàng không vũ trụ Jeffrey Hoffman thuộc Viện công nghệ Massachusetts - thành viên nhóm thử nghiệm - cho biết năm nay thiết bị sẽ được tiếp tục thử nghiệm hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau.

MOXIE có thể tạo 6 - 10 g mỗi giờ tùy thuộc điều kiện khí quyển, đến cuối tháng 8 lúc khí quyển sao Hỏa dày đặc nhất thì thiết bị cho năng suất tối đa, theo giáo sư Hoffman.

Thiết bị dùng phân tử trong khí quyển sao Hỏa để tạo oxy – một quá trình phức tạp chứ không phải chỉ là chiết xuất. Bầu khí quyển hành tinh đỏ có 95% là CO2, MOXIE tách CO2 thành CO và oxy.

Quy trình bắt đầu bằng bước hút không khí qua bộ lọc HEPA để loại bỏ bụi sao Hỏa, tiếp theo không khí đi qua máy nén làm tăng mật độ. Bước thứ ba là làm nóng CO2 lên đến khoảng 800 độ C, đưa qua thiết bị điện phân. CO2 gặp vài chất xúc tác chẳng hạn như nikel thì phân tách thành CO và ion oxy. Điện kéo ion oxy qua một khoang khác và chúng kết hợp thành dạng phân tử. Thành phẩm cuối là oxy tinh khiết có thể dùng cho con người hoặc làm năng lượng tên lửa.

MOXIE tạo oxy suốt cả ngày lẫn đêm, qua nhiều mùa trên sao Hỏa. Trong thời gian lạnh nhất, mật độ khí quyển giảm do CO2 lắng đọng tạo thành băng nên thiết bị nhận được ít CO2 hơn, mỗi giờ chỉ tạo 6 g. Giáo sư Hoffman cho biết nhóm thử nghiệm dự định cho MOXIE chạy vào bình minh và hoàng hôn lúc điều kiện không khí thay đổi nhanh chóng.

Năng suất 6 - 10 g mỗi giờ tất nhiên không đủ cho cho sứ mệnh đưa con người lên sao Hỏa. Con người mỗi ngày hít thở chưa đầy 1 kg oxy, tên lửa đẩy cần đến hàng trăm tấn oxy để phóng được. Tuy nhiên oxy có thể được tích lũy và một phiên bản MOXIE lớn hơn sẽ tạo 2 - 3 kg oxy mỗi giờ.

MOXIE hiện tại phải gắn trên Perseverance nên có kích thước nhỏ, trong tương lai con người có thể đưa thiết bị cỡ lớn hơn lên sao Hỏa. Thiết bị tương lai thậm chí sở hữu thêm tính năng mới, chẳng hạn biến CO (tách ra từ CO2) thành thứ gì đó hữu ích.