ほとんどの宇宙運用では、「何が上昇し、上昇し、そして残るか」というステートメントが理想的です。ちょうど10年前、軌道（ISSを除く）や他の惑星を含め、地球から宇宙に送られたほとんどのシステムとデバイスは、二度と戻ってきませんでした。もちろん、スペースデブリはしばしば軌道を離れて地球の大気中で燃え尽きますが、それを完全な帰還と呼ぶのは難しいです。
再利用可能なロケットが登場しました。宇宙探検の1つは、小惑星サンプルの収集と地球への帰還で終わりました。しかし、それにもかかわらず、この原則は私たちの時代に関連したままです。そして、地球の住民がそれに耐えることができれば、火星に人々が着陸するという将来の任務のために、この原則は絶対に適切ではありません。理由は単純です：人間は地球に戻ることができなければなりません。確実に返品するためのいくつかのオプションがありますが、主な問題は燃料の不足です。理想的なオプションは、赤い惑星で燃料を生産することです。パーサヴィアランスローバーとそのMOXIEモジュールは、このシナリオが現実のものであるかどうかを確認するのに役立ちます。
地球から燃料を取るのは簡単ではありませんか？いいえ、簡単ではありません。火星に着陸した後、入植者/火星飛行士は帰宅するための燃料が残っていないため、追加の貨物の配達を待つか、自分で燃料を生成する必要があります。そして、これは火星で酸素が生成された場合にのみ行うことができます。忍耐力の仕事は、赤い惑星が燃料を生産できることを証明するためにいくつかのテストを実行することです。これはすべて、MOXIE（火星酸素ISRU実験）実験の一部として実装されます。
この実験は何ですか？
これは、地球の外で行われる、科学の観点から最も有望な実験の1つです。はい、私たちの多くは、これから行われる飛行ドローンテストに魅了されています。しかし、それでも、科学的な観点からは、MOXIEの方が重要です。
MOXIEモジュール-外観
すべてが順調に進んだ場合、NASAの科学者とエンジニアは、地球の外で最も重要な資源である燃料を生産する可能性を証明することができます。科学者たちは、すでに赤い惑星にあるコンポーネントを使用して火星で燃料の生産を開始することを望んでいます。そうでなければ、火星を含む他の惑星への人々の長期の旅行は不可能であるか、非常にありそうもないかもしれません。
予備計算によると、Marsonautsは地球に戻るために約30トンの液体酸素を必要とします。
実験の秘密はすべてセラミックにあります
エイリアンが地球に着陸して酸素を見つけようと決心したなら、彼らは何の困難もなく成功したでしょう。地球の大気にはこの元素の約21％が含まれているため、それを検出するために必要なのは最も単純な科学機器だけです。電気分解によって水から酸素を取り除くことができます。その場合、装置はさらに簡単になります。
しかし、火星ではそれは異なります。氷や水の埋蔵量を見つけることが可能である場合（いくつかの研究からのデータは氷が大量にあることを示唆していますが、これはまだ証明されていません）、残りは技術の問題であり、燃料を生産することができます。これまでのところ、すべてが火星の水で複雑になっています。
したがって、科学者たちは火星の大気から酸素を抽出するプロセスを確立することを望んでいます。その大気の95％は二酸化炭素です。 MOXIEは、固体酸化物電気分解を使用して大気から酸素を抽出する能力をテストするのに役立ちます。分解するのは二酸化炭素だけで、反応の誘導体は酸素と一酸化炭素（一酸化炭素）の形になります。
ここでの原理は、従来の電気分解と同じです。つまり、電気を使用して化合物を個々の元素に分解します。しかし、ここには非常に重要な要素があります。それは、固体酸化物電解槽のセル内のセラミック要素です。セルは、少量のスカンジウムで安定化された酸化ジルコニウムで構成されています。この材料はScSZとして知られています。耐熱性、高強度、軽量などの特性を備えた電解を行うことができます。
酸素生成サイクルは、エアコンプレッサーとダストフィルターの操作から始まります。MOXIEは、2つのスクロール要素が接続されて単一のシステムを形成するスクロールコンプレッサーを使用します。コンプレッサーの役割は、モジュール内の圧力を地面に上げることです。火星の大気は地球の大気の約100倍希薄であるため、これは容易なことではありません。
MOXIE用コンプレッサー
重要なニュアンス-固体酸化物の電気分解には、約800°Cの高温が必要です。地球の大気の密度に圧縮されたガスは、一連の3Dプリントされた熱交換器を通過します。高温は電気のおかげで達成されます-他に何が。また、MOXIEは、ローバーRTGが1つのゾルで生成するよりも多くの電力を消費します。したがって、実験は可能な限り慎重に計画されました。
木のように振る舞う
二酸化炭素は酸素の生成とともに吸収されるため、その作成者はモジュールを「人工樹木」と呼ぶことがあります。しかし、プロセス自体は 、光合成の結果として植物で起こること
高温（98％二酸化炭素）に加熱されたガスは、SOXEセルに入ります。各セルは、ScSZプレートの両側にある多孔質金属電極の「サンドイッチ」であり、固体電解質として機能します。セルに電流が供給され、その結果、触媒の作用下で還元反応が実行されます。
次に、酸素イオンは、次のように多孔質アノードのすぐ近くで互いに反応します。
モジュールのセンサーは、応答の品質と進行状況を評価します。モジュールの容量は、最大電流4Aで約12 g / hです。反応が完了すると、その誘導体はすべて大気中に戻されます。デバイス自体は概念実証であり、その主なタスクは火星で酸素を生成する可能性を証明することです。今は酸素を蓄えても意味がありません。
モジュールの容量を200倍にすると、冒頭で述べたのとまったく同じ30トンの酸素を生成することができます。
MOXIEモジュールは非常にシンプルで、そのようなものはありません。しかし、場合によっては、副反応が発生する可能性があり、その結果、カソードの細孔が固体炭素で詰まります。これが主な問題です。電極を掃除してモジュールを正常に動作させることができるオペレーターが近くにいないためです。さて、本格的なモジュールが登場すれば、すでに近くに人がいるでしょう。そして、彼らは地球への帰還がそれに依存するので、彼らは「大きなMOXIE」の通常の操作を確実にすることができるでしょう。
