NASA sản xuất oxy từ CO2 trên sao Hỏa, cấp nguồn thở cho phi hành gia và tàu thám hiểm

Tàu thăm dò Perseverance của NASA đã thực hiện một thí nghiệm sản xuất oxy trên sao Hỏa qua công cụ MOXIE, và thiết bị này đã chuyển đổi carbon dioxide từ bầu khí quyển của sao Hỏa thành oxy lần đầu tiên. Vì thế, các phi hành gia trong tương lai có thể tự sản xuất oxy trên sao Hỏa để thở, hoặc cung cấp nhiên liệu cho thiết bị không gian vận hành.

NASA đã gửi tàu thăm dò Perseverance lên sao Hỏa với một số công nghệ bổ sung, trong đó là một thiết bị có thể biến carbon dioxide thành oxy có tên gọi đầy đủ là Thiết bị Thí nghiệm Sử dụng Tài nguyên Oxy tại chỗ trên sao Hỏa (MOXIE).

Trong thí nghiệm mới nhất, MOXIE đã hút carbon dioxide từ khí quyển sao Hỏa để tạo ra oxy lần đầu tiên với một lượng nhỏ 5,4 gam đủ để giữ cho một phi hành gia hô hấp khỏe mạnh, bình thường trong 10 phút.

Dù bước đầu hiệu quả đem lại khá ít ỏi, nhưng đây là bằng chứng quan trọng cho thấy công nghệ này có thể hoạt động trên Hành tinh Đỏ. Kết quả này cũng là tiền đề quan trọng hỗ trợ việc đưa nhiều nhà thám hiểm lên sao Hỏa trong tương lai.

Bởi lượng oxy cũng có hạn trên tàu vũ trụ, vì vậy, họ sẽ cần tự sản xuất oxy của riêng mình lấy từ bầu khí quyển sao Hỏa, để thở và cung cấp nhiên liệu cho tàu thăm dò, tàu vũ trụ để quay trở lại Trái đất sau khi hoàn thành sứ mệnh.

Jim Reuter, phó quản trị viên thuộc Ban Giám đốc Sứ mệnh Công nghệ Không gian của NASA cho biết trong một thông cáo báo chí: “Đây là bước quan trọng đầu tiên để chuyển đổi carbon dioxide thành oxy trên sao Hỏa”.

“Thiết bị MOXIE còn nhiều việc phải làm, nhưng kết quả từ cuộc trình diễn công nghệ này đầy hứa hẹn khi chúng tôi sẽ tự chủ thành công việc tạo ra oxy trên sao Hỏa”, ông nói thêm.

“Oxy không chỉ là thứ mà chúng ta hít thở. Thuốc phóng tên lửa phụ thuộc vào oxy và các nhà thám hiểm trong tương lai sẽ phụ thuộc vào việc tự sản xuất thuốc phóng trên sao Hỏa để thực hiện chuyến đi về lại Trái Đất”.

Thiết bị MOXIE có hình dạng như chiếc hộp vàng kích thước bằng pin ô tô. Trong tương lai, các bản nâng cấp hoàn thiện của MOXIE cuối cùng có thể tạo ra đủ oxy khoảng 25 tấn để phóng bốn phi hành gia ra khỏi bề mặt sao Hỏa trở về Trái Đất. Sản xuất oxy tại chỗ sẽ tiết kiệm rất nhiều không gian, trọng lượng, nhiên liệu và tiền bạc cho chuyến hành trình ban đầu lên sao Hỏa của NASA.

NASA dự kiến MOXIE sẽ hút oxy từ khí quyển sao Hỏa ít nhất 9 lần nữa trong hai năm tới. Các cuộc chạy thử nghiệm trong tương lai sẽ kiểm tra khả năng của MOXIE vào các thời điểm khác nhau trong ngày và qua các mùa của sao Hỏa. Thiết bị được thiết kế để tạo ra tới 10 gam oxy mỗi giờ.

Bầu khí quyển của sao Hỏa có 96% là carbon dioxide. Thiết bị này lại sử dụng nhiệt và dòng điện để phân chia các phân tử CO2 đó thành oxy (O) và carbon monoxide (CO). Các nguyên tử oxy không tồn tại một mình lâu, vì vậy chúng nhanh chóng kết hợp thành phân tử O2 – khí oxy mà chúng ta hít thở. Sản phẩm cuối cùng phải là oxy phân tử gần như tinh khiết: khoảng 99,6% O2.

MOXIE sau đó giải phóng cả oxy và carbon monoxide trở lại bầu khí quyển của hành tinh. Tuy nhiên, các thiết bị mở rộng trong tương lai sẽ lưu trữ oxy trong các bình để sử dụng sau này.

Chuyển đổi carbon dioxide thành oxy không phải là cách duy nhất mà các phi hành gia trong tương lai có thể sống ngoài vùng đất sao Hỏa. Các nhà khoa học và kỹ sư cũng đã đề xuất sử dụng đá tại chỗ để xây dựng các công trình, hoặc thậm chí phân tách hố băng trên sao Hỏa hoặc Mặt trăng để làm nước uống hoặc làm nhiên liệu cho tên lửa. Bất kể phương pháp nào được chọn, NASA sẽ phải có nguồn lực tài chính, kỹ thuật lớn để mở rộng sự hiện diện của con người vào không gian sâu.

Thực ra, đây không phải là thí nghiệm công nghệ đầu tiên duy nhất của Tàu thăm dò Perseverance. Một thử nghiệm khác đã được thực hiện trên sao Hỏa qua trực thăng Ingenuity, và thiết bị đã làm nên lịch sử khi nó bay được trên bề mặt sao Hỏa lần đầu tiên.