최근 NASA의 Perseverance Mars Rover가 탑재한 MOXIE(Mars Oxygen Field Resource Utilization Experiment) 장치가 성공적으로 작동되어 화성 대기에서 안정적으로 산소를 생성하는 것이 확인되었습니다.
지구 대기와 달리 화성의 대기는 약 96%가 이산화탄소(CO₂)로 구성되어 있다.
MOXIE 장치는 전기화학적으로 CO₂를 산소(O)와 일산화탄소(CO)로 분해하여 산소 이온만 분리하여 순수한 산소(O₂) 분자를 생성합니다.
2021년 4월에 발표된 첫 번째 Moxie 실험은 Moxie가 2시간 동안 예열된 후 시간당 6g의 속도로 산소를 생성하기 시작하여 성공했습니다.
실행 중에 기기의 상태를 평가하기 위해 비율을 두 번 줄였습니다(아래 이미지에서 전류 스윕으로 표시됨). 1시간 가동 후 생성된 총 산소량은 약 5.37g으로, 정상적인 활동 시 약 10분 동안 우주비행사가 건강을 유지할 수 있는 양이었다.
MOXIE는 앞으로 화성에서 9회 이상의 추가 실험을 실시할 계획이며 환경 조건과 시간, 장소를 변화시켜 실험을 진행할 예정이다.
다음 MOXIE 실험 결과는 2022년 9월에 발표되었습니다.
MOXIE는 예열 후 약 1시간 동안 산소를 발생시키는 실험을 진행하고 밤, 낮, 계절 조건을 변화시켜 대기 조건에 따른 결과의 차이를 분석했다.
화성은 대기 밀도와 온도의 계절적 변화가 큰 행성이기 때문에 MOXIE의 산소 추출 성능은 대기 조건에 크게 영향을 받을 것으로 예상되었습니다.
그러나 실험 결과 대기 밀도와 온도의 변화가 MOXIE의 성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.
다만 새벽과 해질녘에는 운행한 적이 없어 성능을 확인할 수 없었다고 한다.
앞으로 연구원들은 대기 밀도와 CO₂ 농도가 가장 높은 봄에 MOXIE를 최대 용량으로 실행하여 산소 생산의 한계를 테스트하고자 합니다.
물론 MOXIE만 운용하는 것이 아니라 Perseverance도 장비가 많아서 실험할 때 MOXIE를 켰다 껐다를 반복하면 성능이 저하될 수 있다고 한다.
하지만 연속 실험 결과 그렇지 않다는 것이 확인되자 연구팀은 계속 가동하는 일반 산소 추출기는 수천 시간 동안 가동할 수 있다고 설명했다.
NASA의 우주 기술 책임자인 짐 로이터(Jim Reuter)는 “목시는 바쁘지만 (초기) 기술 시연 결과는 유인 화성 탐사 목표에 가까워지면서 유망하다”고 말했다.
전 NASA 우주비행사이자 현재 MIT 항공우주 교수인 제프리 호프만(Jeffrey Hoffman) 교수는 “(이 결과는) 다른 행성 표면의 자원이 인간 탐사에 유용한 것으로 화학적으로 전환되고 있음을 처음으로 보여줬다”고 말했다.
유인 탐사 때 가져가는 것이 한두 가지가 아니라 현장에서 제작해 사용할 수 있는 것을 얻는 것이 게임에서 유리한 위치를 선점하기 위한 것이라고 말했다.
MOXIE의 성공적인 운영은 미래의 화성 탐사에서 우주 비행사를 위해 현장에서 산소를 수확하고 사용할 수 있는 가능성을 보여줍니다.
이러한 결과는 화성에 인간이 거주할 가능성에 대한 관심을 높이고 우주 탐사의 기술적 진보로 이어질 수 있는 중요한 발견입니다.