Marsi atmosfäär ja kuidas seal hapnikku toota

Matt Damond teaduslikult üsnagi korrektses filmis "Marslane".

Marsilt ei saa niisama lihtsalt "läbi hüpata", kui seal juba oled, siis pead seal viitma mitu kuud, enne kui avaneb järgmine sobilik aken Maale tagasi pöördumiseks. Seetõttu on hapniku tootmine Marsil oluline - mida vähem kaasa võtad seda väiksemate kuludega kohale jõuad.

Marsi atmosfääri peamine komponent on $C O_{2}$ , seda on ligikaudu $96 %$ (lisandu ligikaudu $2 %$ $A r$ ja $2 %$ $N_{2}$ ). Ja see pakub meil huvi. Sest, tõepoolest, süsinikdioksiidi saab kasutada kohaliku toorainena hapniku tootmiseks, mida võib koguda ja hingamiseks kasutada. Sellise protsessi aluseks oleks süsinikdioksiidi lahutamine süsinikmonooksiidiks ja hapnikuks ning see oleks tähtis läbimurre punasel planeedil jala maha saamiseks.

Selle protsessi põhiline väljakutse on selles, et $C O_{2}$ on väga stabiilne molekul, mistõttu seda on keeruline lõhkuda. Teiste sõnadega, $C O_{2}$ komponentide lahutamine on tugevalt endotermiline protsess, mis nõuab märkimisväärse hulga energiat, vähemalt $5, 5 e V$ molekuli kohta.

Täna Maal kasutatav tehnoloogia $C O_{2}$ lagundamiseks on Solid Oxygen Electrolysis Cells (SOEC), mille eeliseks on see, et tegemist on väga töökindla tehnoloogiaga. Aga selle efektiivsus on väga madal ja see kasutab haruldaseid ja kalleid lantanoide (haruldased muldmetallid). Lisaks vajab see tehnoloogia kõrgeid rõhke ja temperatuure, mis teevad selle kasutamise Marsi tingimustes veelgi keerulisemaks. Vaatamata nendele puudustele põhineb NASA 2020 Marsi missiooni lülitatud Marsil hapniku tootmise eksperiment (MOXIE) SOEC tehnoloogial [1].

Räägitud on bioloogilistest, vetikatel või bakteritel põhinevatest lahendustest, aga tänase seisuga need pigem spekulatiivsed.

Kolmas, kõige värskemalt välja pakutud lahendus põhineb madalatemperatuurilise plasma kasutamisel [2].

[1] M. H. Hecht, D. R. Rapp, and J. A. Hoffman, The Mars Oxygen ISRU experiment (MOXIE). https://ssed.gsfc.nasa.gov/IPM/PDF/1134.pdf.
[2] V. Guerra, T. Silva, P. Ogloblina, M. Grofulović, L. Terraz, M. Lino da Silva, C. D. Pintassilgo, L. L. Alves and O. Guaitella, Plasma Sources Sci. Technol. 26, 11LT01 (2017) 11LT01