NASAのインジェニュイティ・ヘリコプターは世界中の注目を集めているが、パーセベランス探査車が微量の酸素を生成するという驚くべき新しい実験も同様に賞賛に値する。
4月20日、パーセベランス搭載のMOXIE装置が約5グラムの酸素を生成しました。これはNASAとその探査車にとっては小さな一歩ですが、人類と火星探査への夢にとっては大きな飛躍となる可能性があります。二酸化炭素を多く含む火星の大気から抽出されたこの少量の酸素は、宇宙飛行士を約5分間生存させるのに十分な量ですが、重要なのは実験の原理です。この技術実証は、火星で酸素を生成可能であることを示しています。これは、赤い惑星での持続可能な活動と離脱に不可欠な要件です。
インジェニュイティは異星での動力飛行を達成した初の人類が開発した装置ですが、MOXIE（火星酸素現地資源利用実験）は、異星で酸素を生成する初の人類が開発した装置です。どちらの実験も、火星を人類の手の届く範囲に近づけるものであり、非常に重要な意味を持っています。
実際、このテストの成功は、火星で直接呼吸可能な酸素を生産することが実際に可能になる可能性があることを意味し、同様に重要なこととして、宇宙飛行士が帰還のためのロケット推進剤も生産できるようになる可能性があることも意味します。
もちろん、巨大な酸素タンクを事前に火星に輸送する貨物ミッションを組織することは可能ですが、それを実現するには莫大な費用と時間がかかります。4人の乗組員が火星で1年間過ごすには約1トンの酸素が必要ですが、ロケットの打ち上げに必要な酸素の量を考えると、話は全く異なります。
「いつか人類を火星に送りたいと思っていますが、彼らは膨大な量の荷物を運ばなければなりません」と、MOXIEプロジェクトの主任研究者であるマイケル・ヘクト氏はメールで説明した。「最大の荷物は、約25トンもの巨大な酸素タンクです。」
うわあ、換算すると約55,100ポンド、つまり25,000kgになります。
この酸素の一部は宇宙飛行士が呼吸するためのものだが、「大部分」はロケットが「乗組員を惑星から離陸させ、再び帰還の旅を始める」のに使用されるとヘクト氏は語った。
だからこそ、MOXIE実験は重要なのです。もし火星で酸素を生成できれば、「多くの費用、時間、そして複雑さを節約できる」とヘクト氏は述べました。しかし、これは「火星で実際に実験してみなければ、真に適切なテストができない、非常に挑戦的な新技術」であり、「たとえ非常に小規模なモデルであっても、MOXIEはまさにそのためにある」のです。
「火星」と「酸素」という言葉が一緒に使われることはあまりありません。火星の大気は96%が二酸化炭素で構成されているからです。MOXIEは酸素と二酸化炭素を分離し、一酸化炭素を廃棄物として残します。
「MOXIEは電気エネルギーを使って二酸化炭素分子（CO2）を一酸化炭素（CO）と酸素（O2）という2種類の分子に分離します」とヘクト氏は説明した。「MOXIEは電気分解と呼ばれる技術を用いており、燃料電池と非常によく似ています。ただし、燃料電池は燃料と酸素を原料として、それらを結合させて電気エネルギーを取り出すという点が異なります。」
実験を行うために、MOXIEはオーブンのように動作し、最高800℃（華氏1,470度）にも達する必要がありました。トースターほどの大きさのこの装置は、この熱に耐えられるよう設計されており、装置内を流れるガスを加熱・冷却するための3Dプリントされたニッケル合金部品と、内部に熱を閉じ込めるエアロゲルを備えています。MOXIEの金メッキされたシェルは、初回テスト中に探査車パーサヴィアランスを熱から保護しました。装置のウォームアップには約2時間かかりますが、一度作動すると、MOXIEは1時間あたり最大10グラムの酸素を生成できるはずです。
この装置が火星で正常に動作するかどうかは、実際にテストが行われるまでは疑問だった。ヘクト氏によると、もし結果が悪ければ、「2年前に実験室で動作していた状態、つまりローバーに取り付けて今日の一連の作業を開始する前の状態と比べて、性能が大幅に低下している」と思われたはずだ。しかし、最初のテストは「完全に完璧だった」と彼は述べた。これは「地球上ではるかに大型のバージョンを開発・テストし、火星でも同様に動作すると期待できる」ことを示唆する有望な結果だ。
最初のテストで最も驚いたことは何かと尋ねられると、ヘクト氏は、地球上で行われたテストと比べてパフォーマンスが全く同じだったことだと答えた。
「自宅で何かをクローゼットに2年間しまっておいて、また取り出したとして、完璧に動作するとしたら驚きです」と彼は言った。「MOXIEの場合は、あらゆる過酷な条件を課しました。加熱サイクルを経たり、地球から打ち上げたり、宇宙空間に放置したり、大気圏に突入させたり、周囲のあらゆる展開装置を爆発させたり、最後には別の惑星の過酷な環境で動作させたりしました。それでも、MOXIEは全く動じませんでした！」
MOXIEの初期テストは、主に火星への旅に耐えられることを確認するために行われました。研究チームは、地球では約2年に相当する火星の1年の間に、少なくともあと9回酸素を抽出する予定です。テストは段階的に実施されます。最初の段階ではMOXIEの機能を評価し、次にさまざまな大気条件（昼と夜など）での実験を行い、最後の段階では複数の温度で実験を行うなど、さまざまな動作モードを検討します。
パーサヴィアランス探査車は2月18日にジェゼロ・クレーターに着陸しました。わずか62日前のことです。初期の成果は期待できるもので、インジェニュイティとMOXIEがそれぞれのミッションを成功させ、さらに多くのテストが予定されています。今後の展開に関わらず、火星2020ミッションは既に紛れもない成功と言えるでしょう。
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