Het apparaatje heeft namelijk onlangs voor de zestiende (en laatste keer) bewezen dat het mogelijk is om zuurstof te maken op de rode planeet. Een doorbraak die het leven van toekomstige Marsreizigers een stuk aangenamer belooft te maken.
Aan boord van de in 2021 op Mars gelande rover Perseverance bevindt zich een kleine machine – niet veel groter dan een magnetron – met grote ambities. We hebben het over MOXIE, een afkorting voor Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment. Met het apparaat hopen NASA-wetenschappers aan te tonen dat het mogelijk is om zuurstof te maken op Mars en zo bemande missies naar de rode planeet wat dichterbij te brengen.
Terwijl je dit artikel leest, heb je al een aantal keren zuurstof ingeademd. In jouw longen wordt die zuurstof afgegeven aan het bloed, waarna het bloed de zuurstof transporteert naar jouw spieren en organen. Het is een cruciaal proces: zonder zuurstof kunnen jouw spieren en organen niet functioneren. Gelukkig is de aardse atmosfeer rijk aan zuurstof en kun je dat dus de hele dag door tot je nemen. Maar op Mars is dat anders. De Marsatmosfeer bestaat namelijk voor 96 procent uit koolstofdioxide. Wie naar Mars wil afreizen, zal dus zuurstof mee moeten nemen óf dat ter plekke moeten genereren. NASA zet graag in op het tweede. Vooral omdat er tevens enorme hoeveelheden zuurstof nodig zijn om enige tijd na aankomst op Mars weer terug te kunnen keren naar de aarde en dus niet op Mars te hoeven sterven (daarover later meer). Maar is het eigenlijk wel mogelijk om zuurstof te maken op Mars? Om dat uit te zoeken, is MOXIE ontwikkeld.
Zuurstof maken op Mars: check!
En dat apparaat heeft inmiddels aangetoond dat het inderdaad mogelijk is om zuurstof te maken op Mars. De eerste keer dat dat lukte, was in april 2021. Toen schreef MOXIE geschiedenis: voor het eerst was er op een andere planeet dan de aarde zuurstof gemaakt. In de afgelopen maanden heeft MOXIE dat kunstje nog eens vijftien keer vertoond, zo maakt NASA nu bekend. En daarbij is in totaal 122 gram zuurstof gemaakt. Even voor jouw beeldvorming: dat is genoeg om een kleine hond 10 uur van zuurstof te voorzien.
En daarmee is nu wel definitief bewezen dat het mogelijk is om zuurstof te maken op Mars. Vandaar dat NASA ook besloten heeft om er een streep onder te zetten en het experiment te beëindigen. Wetenschappers zijn tevreden; MOXIE heeft boven verwachting gepresteerd. Bovendien zijn ze in staat geweest om het apparaat gedurende 1 Marsjaar op verschillende momenten en dus ook onder verschillende omstandigheden te testen. Dat heeft een schat aan informatie opgeleverd en NASA gesterkt in het idee dat het met een beetje hulp van een (grotere) opvolger van MOXIE mogelijk moet zijn om Marsreizigers van zuurstof te voorzien.
Ademhalen en terugreizen
Dankzij het voorbereidende werk van MOXIE kunnen toekomstige Marsreizigers bij aankomst op de rode planeet dus opgelucht ademhalen. Maar dat niet alleen. Door zuurstof te produceren op de rode planeet wordt het namelijk ook een stukje eenvoudiger om terug te reizen naar de aarde en zijn de Marsreizigers dus ook niet gedoemd om op de rode planeet te sterven (zie kader).
Om een raket in het vacuüm van de ruimte voort te stuwen, heb je naast brandstof ook zuurstof nodig. Voor de lange reis naar Mars moet er dus ook zuurstof mee. Dat is geen probleem, want zoals gezegd is dat er genoeg op aarde. Maar wie vanaf Mars weer terug wil reizen naar de aarde heeft ook zuurstof nodig. In theorie zou je vanaf de aarde zoveel zuurstof mee kunnen nemen dat je ook genoeg hebt voor de terugweg, maar dat is niet heel aantrekkelijk, omdat je ruimtetuig daarmee in de praktijk groter en dus zwaarder (eigenlijk te zwaar) wordt. Om een terugkeer naar de aarde mogelijk te maken – en dus niet op Mars te hoeven sterven – moet je daarom eigenlijk wel zuurstof op Mars kunnen produceren.
MOXIE toont nu dus aan dat het mogelijk is om zuurstof te genereren op de rode planeet. Maar hoe gaat dat nu eigenlijk precies in zijn werk? In feite onttrekt het apparaatje de zuurstof aan de koolstofdioxiderijke atmosfeer van Mars. MOXIE neemt koolstofdioxide (CO2) op. Deze koolstofdioxide is opgebouwd uit een koolstofatoom (C) en twee zuurstofatomen (O2). Na opname van de CO2 haalt MOXIE van elk CO2-molecuul één zuurstofatoom af. En zo wordt dus – atoom voor atoom – toch zuurstof uit de koolstofdioxide-rijke Marsatmosfeer gehaald.
Volgende stap
In totaal is zo dus 122 gram zuurstof gemaakt. Voor een demonstratie-missie – zoals die van MOXIE – heel indrukwekkend. Maar het is natuurlijk lang niet genoeg om straks een meerkoppige bemanning van voldoende zuurstof te voorzien om adem te kunnen halen én weer terug te kunnen keren naar de aarde. Daar zijn de wetenschappers zich ook van bewust. En zij willen – ook aan de hand van wat ze dankzij MOXIE over de technologie geleerd hebben – werken aan een grotere, efficiëntere opvolger. Dat wordt overigens niet simpelweg een soort grotere versie van MOXIE. Nee, in toekomstige studies zal direct ingezet worden op een apparaat dat niet alleen efficiënt zuurstof kan genereren op Mars, maar de zuurstof ook vloeibaar kan maken en vervolgens in grote hoeveelheden kan opslaan.
Als dat lukt, is de weg naar bemande Marsmissies overigens nog niet vrij. Want, zo benadrukt NASA, er zijn nog wel meer problemen waar een oplossing voor moet worden gevonden alvorens mensen naar Mars kunnen afreizen. En sommige daarvan vereisen technologieën die eigenlijk – net als MOXIE – ook eerst ter plaatse moeten worden getest. Voorlopig wordt er dan ook nog geen ademgehaald op of gelanceerd vanaf Mars. Maar het is een geruststellende gedachte dat we nu alvast wel weten dat onze afhankelijkheid van zuurstof in ieder geval geen belemmering lijkt te vormen voor onze wat ambitieuzere ruimteplannen.
