Maskine på Mars laver CO2 om til ilt
Nyt studie med dansk deltagelse viser, at en maskine, som brygger ilt på Mars, virker. Ilt er essentielt for fremtidens rejser til Mars.
MOXIE er en maskine på størrelse med et bilbatteri, som kan producere ilt. Her bliver MOXIE installeret i maven på Marsbilen Perseverance. (Foto: NASA)

MOXIE er en maskine på størrelse med et bilbatteri, som i øjeblikket står på Mars og fjerner COfra Mars' atmosfære for at omdanne det til ilt. Kan man gøre det samme på Jorden, spørger en læser. (Foto: NASA)

MOXIE er en maskine på størrelse med et bilbatteri, som i øjeblikket står på Mars og fjerner COfra Mars' atmosfære for at omdanne det til ilt. Kan man gøre det samme på Jorden, spørger en læser. (Foto: NASA)

I februar 2021 landede Mars-bilen Perseverance på planeten Mars. Med ombord har Perseverance en avanceret maskine, som kan brygge ilt ved hjælp af CO2 fra Mars’ atmosfære.

I et nyt studie afslører forskerholdet bag iltmaskinen, kaldet MOXIE, at den har været i stand til at producere ilt både dag og nat igennem de ekstremt svingende temperaturer og årstider på Mars.

»Studiet viser først og fremmest, at MOXIE virker, ligesom den skal. Den virker lige så godt i det fjendtlige miljø på Mars, som den gør, når vi tester dens tvilling på Jorden,« siger Morten Bo Madsen, som er lektor i astrofysik og planetforskning ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Han er en del af forskerholdet bag MOXIE og medforfatter på det nye studie, som netop er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science Advances.

Fakta: Det nye studie

MOXIE er en maskine, som kan brygge ilt, og som sidder i maven på Mars-bilen Perseverance.

Normalt får MOXIE højst lov til at køre 3,5 timer ad gangen - maskinen kræver nemlig meget strøm fra Perseverances batterier.

I det nye studie, som dækker en periode fra 20. april til 29. november 2021, kørte MOXIE i alt syv gange og producerede sammenlagt knap 50 gram ilt.   

Det betyder ifølge studiet, at MOXIE »opfylder kravene til hastigheden for ilt-generering og renhed på trods af designkompromiser, som er nødvendiggjort af alvorlige begrænsninger på masse, effekt, volumen og omkostninger.«

Nødvendigt for Marsboere

Iltmaskinen MOXIE (Mars OXygen In situ resource utilization Experiment) er kun en prototype på en endnu større maskine – eller måske snarere en fabrik – som engang i fremtiden skal forsyne Mars-astronauter med ilt.

På Mars er der nemlig stort set ingen ilt i atmosfæren. Derfor er en lokal produktion af ilt ikke alene essentiel for, at astronauter kan trække vejret på den røde planet.

»For at kunne sende astronauter på Mars hjem til Jorden igen, er man nødt til at have store mængder ilt til rådighed. Rumfartøjet er nødt til at bruge ilt som hjælpestof til forbrænding af brændstoffer,« forklarer Morten Bo Madsen.

»Det vil være ekstremt dyrt og svært at tage store mængder ilt med op til Mars. Så der er meget at spare ved en lokal produktion af ilt,« tilføjer han.

Sådan gør MOXIE

Mere end 95 procent af Mars’ atmosfære består af kuldioxid (CO2), og det er netop denne ingrediens, som MOXIE-maskinen høster og udnytter til at brygge ilt.

Et CO2-molekyle består nemlig af et kulstof-atom (C) og to iltatomer (O2), og MOXIE sørger for at splitte CO2-molekylerne fra hinanden.

Opsplitningen kræver energi, men resultatet af arbejdet er ilt-molekyler og et biprodukt i form af gassen kulmonoxid (CO).

Energien får MOXIE fra Mars-roveren Perseverance, som har en generator ombord, der skaber strøm med hjælp fra radioaktivt plutonium.

MOXIE befinder sig i maven på Mars-bilen Perseverance. Perseverance, som er en ubemandet robot-bil, har også medbragt en lang række andre instrumenter på sin rejse til Mars. (Foto: NASA) 

MOXIE befinder sig i maven på Mars-bilen Perseverance. Perseverance, som er en ubemandet robot-bil, har også medbragt en lang række andre instrumenter på sin rejse til Mars. (Foto: NASA) 

Alternativ mulighed?

For at kunne brygge ilt er MOXIE blandt andet også nødt til at skabe meget højt tryk og opnå temperaturer på omkring 800 grader Celcius inde i maskinen.

»MOXIE er et meget avanceret instrument, og nu er det lykkedes dem at påvise, at det rent faktisk er muligt at producere ilt på Mars med denne her metode. Det er rigtig fint. Men jeg er ikke overbevist om, at det er den nemmeste metode at producere ilt på Mars. Der er også en anden mulighed,« siger lektor emeritus Per Nørnberg, som er Mars-forsker ved Aarhus Universitet, men ikke har været en del af det nye studie.

Den anden mulighed vil ifølge Per Nørnberg være at udnytte is fra Mars' undergrund til at brygge ilt. Per Nørnberg var selv involveret i Phoenix-missionen, som landede på Mars i 2008 og fandt is under Mars’ overflade.

»Vi ved, at der er masser af is lige under overfladen på Mars. Det kan man udnytte til at producere ilt, og i mine øjne virker det mere simpelt end den meget avancerede metode, som de bruger her, og som kræver meget høje temperaturer og højt tryk,« siger Per Nørnberg.

Sådan fungerer MOXIE:

1) MOXIE suger Mars-atmosfæren, som består af cirka 95-96 procent CO2, ind gennem et særligt filter, som fjerner støv fra atmosfæren.

2) Atmosfæren bliver komprimeret (trykket sammen) af en pumpe, så trykket stiger betydeligt.

3) En del af maskinen (en såkaldt faststofelektrolyse-celle) bliver varmet op til cirka 800 grader Celcius.

4) Atmosfæren sendes igennem det meget varme apparat (faststofelektrolyse-cellen). Her bliver CO2-molekyler splittet op, og grundstofferne samler sig på ny.

5) Til slut er atmosfærens CO2 omdannet til ilt og biproduktet kulmonoxid (CO).

Is kan udnyttes på Mars

Is – eller vand – består som bekendt af ilt og brint (H2O). Som du måske har prøvet i folkeskolens fysiklokale, kan man splitte vandmolekyler ad ved at sende strøm igennem et vandbad (såkaldt elektrolyse) og få ilt og brint ud af det. På samme måde kan man altså også høste ilt ud fra vand eller is på Mars, forklarer Per Nørnberg.

»Det er selvfølgelig langt mere kompliceret at gøre det på Mars end i et fysiklokale på Jorden, men man burde kunne producere ilt på Mars efter det samme simple princip,« siger Per Nørnberg.

Morten Bo Madsen er helt enig i, at det også vil være en god ide at bruge is til at brygge ilt på Mars, men han påpeger, at ideen også rummer andre udfordringer.

»Det kræver, at der vil være is til rådighed der, hvor man lander. Det er der især ved polerne, og det vil være en ulempe, hvis man skal bo i de polare egne – i hvert fald første gang, man besøger Mars, vil man helst bo det mest optimale sted og ikke bare der, hvor der er is tilstede,« siger Morten Bo Madsen. 

Han henviser til, at hans kollegaer tidligere har været med til at studere mulige landingssteder for missioner, som skal høste ilt fra Mars-is. 

»På sigt er det helt klart planen, at man også vil forsøge at producere ilt ved hjælp af is. Men ved den første mission vil man gerne være uafhængig af boreudstyr, minedrift og andre komplicerede ting, som det kræver at udvinde is på Mars,« siger Morten Bo Madsen.

Lager af ilt på Mars

Mens MOXIE-maskinen er på størrelse med et stort bilbatteri, er det planen, at man i fremtiden vil sende en langt større iltmaskine til Mars – ifølge NASA skal den være mindst 100 gange større.

Den store iltmaskine skal efter planen sendes op til den røde planet, senest 26 måneder før man sender mennesker derop, så man kan opbygge et iltlager på forhånd.

»En af de vigtige ting ved MOXIE er, at vi skal lære, hvordan man bruger maskinen under forskellige forhold, og hvordan man vil kunne opskalere den fornuftigt. Før vi sender mennesker derop, skal en maskine stå og producere 3 kilo ilt i timen i 14 måneder, så der er nok til at sende folk hjem igen og have ilt i luften i habitaterne på Mars,« siger Morten Bo Madsen.

Han blev selv involveret i arbejdet med MOXIE, fordi han er ekspert i Mars-støv.

Støvet i Mars’ atmosfære udgjorde en udfordring, fordi det helst ikke skulle genere produktionen af ilt. Løsningen blev et særligt filter – kaldet HEPA-filteret - som ifølge det nye studie ser ud til at virke efter planen og dermed sørger for, at CO2'en, som Mars tager ind fra atmosfæren, er tilstrækkelig ren. 

Nyhed: Lyt til artikler

Du kan nu lytte til udvalgte artikler herunder. Du kan også lytte til de oplæste artikler i din podcast-app, hvor du finder dem under navnet 'Videnskab.dk - Lyt til artikler'.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om de nedenstående prisvindende billeder af stjernetåger og stjernefabrikker her.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk