Дослідники Массачусетського технологічного інституту працюють над компактним плазмовим реактором, який перетворює вуглекислий газ з атмосфери Марса на кисень і чадний газ. У перспективі технологія може використовуватися для виробництва ресурсів, необхідних екіпажам, і створення паливної інфраструктури безпосередньо на Червоній планеті.
Навіщо виробляти ресурси на Марсі
Для майбутніх пілотованих місій на Марс однією з головних проблем стане забезпечення екіпажу всім необхідним для роботи та повернення на Землю. Доставка із Землі великих запасів кисню, води та ракетного палива потребуватиме значних витрат і збільшить масу космічного корабля.
Тому інженери розглядають концепцію ISRU (In-Situ Resource Utilization) — використання місцевих ресурсів безпосередньо на поверхні іншої планети. На Марсі вуглекислий газ становить близько 95% атмосфери планети та може слугувати сировиною для отримання кисню й інших хімічних продуктів.
Один із варіантів майбутньої архітектури передбачає створення на Марсі виробничих установок і паливних депо, які заздалегідь вироблятимуть необхідні ресурси для космічних кораблів, що прибуватимуть на планету.
Плазмовий реактор MIT
Лані Маккінні (Lanie McKinney), аспірантка MIT, працює над цим завданням у Aerospace Plasma Group під керівництвом професорки Кармен Герра-Гарсії. Вона використовує установку Nanosecond Repetitively Pulsed Dielectric Barrier Discharge (NRP-DBD) — різновид плазмового реактора.
У реактор подається вуглекислий газ, після чого імпульсна холодна плазма сприяє розщепленню молекул CO₂. У результаті утворюються кисень і чадний газ (CO). Така технологія потенційно може стати одним зі способів отримання кисню для життєзабезпечення та хімічної сировини для виробництва палива безпосередньо на Марсі.
Однак отримання продуктів — лише частина завдання. Після проходження через плазму утворюється суміш, з якої необхідно швидко виділити кисень. Інакше він може знову вступити в реакцію з чадним газом.
Тому в нинішній роботі Маккінні плазмовий реактор поєднано з кисень-селективною мембраною, яка має швидко видаляти O₂ з реакційної суміші. Водночас поки що не до кінця зрозуміло, як така мембрана працюватиме в хімічно активному плазмовому середовищі.
«Ми справді добре виконуємо етап конверсії. Але в плазмі ми отримуємо суміш, яку необхідно розділити. Ми не зовсім упевнені, що саме побачимо», — говорить Маккінні.
Від отримання кисню до палива
Варто зазначити, що реактор MIT поки що не виробляє готове ракетне паливо. Його завдання на нинішньому етапі — ефективно перетворювати марсіанський CO₂ і розділяти отримані продукти.
У майбутньому кисень може використовуватися як компонент палива та водночас як ресурс для дихання екіпажу. Чадний газ також може стати сировиною для подальших хімічних процесів. Тому подібна установка потенційно може стати частиною складнішої системи виробництва палива та інших витратних матеріалів на Марсі.
Ідея використання місцевих ресурсів для виробництва кисню вже отримала практичне підтвердження. У межах експерименту MOXIE на марсоході Perseverance NASA вперше успішно отримувало кисень із марсіанської атмосфери. Дослідження MIT розвиває інший напрям — плазмову конверсію CO₂ та компактну систему, яку в майбутньому можна буде масштабувати для більших установок.
Інші проєкти Маккінні
Робота Маккінні є частиною ширшої діяльності MIT у сфері космічних ресурсів. Дослідниця бере участь у проєктах, пов'язаних із використанням місцевих ресурсів Місяця та Марса, а раніше брала участь у конкурсах NASA, присвячених сталому перебуванню людини в космосі.
Зокрема, Маккінні була однією з керівниць команди MIT CERBERUZ у межах NASA LunaRecycle Challenge. У 2026 році команда отримала перше місце на другому етапі конкурсу та $775 000 за систему, яка подрібнює змішані відходи на порошок для подальшого використання під час виготовлення запасних деталей і матеріалів для 3D-друку.
До марсіанських паливних депо ще далеко
Плазмовий реактор MIT поки що перебуває на стадії лабораторних досліджень. Вченим належить підвищити ефективність процесу, розібратися з розділенням продуктів і перевірити тривалу роботу мембрани в умовах плазмового реактора.
Але сама концепція добре вписується в архітектуру майбутніх пілотованих місій. Якщо необхідні ресурси вдасться виробляти безпосередньо на Марсі, космічним кораблям не доведеться доставляти із Землі все паливо та витратні матеріали для зворотного шляху.
«Якщо ми не побудуємо заправні станції на Марсі, повернути людей на Землю буде дуже складно. Нам знадобиться спосіб виробляти паливо на місці», — говорить Маккінні.
Саме тому подібні експерименти з ISRU можуть стати важливою частиною підготовки до тривалої присутності людини на Марсі — навіть якщо до створення перших марсіанських «заправок» ще належить розв'язати безліч інженерних завдань.
