火星上的“历史性”盒子以一棵树的速度制氧

去年，美国宇航局的恒心漫游车向火星发射时，它带来了一个名为 MOXIE 的金色小盒子，用于火星氧气原位资源利用实验。

从那时起，MOXIE 一直在用稀薄的火星空气制造氧气。

周三在《科学进展》杂志上，这个装置背后的团队证实 MOXIE 一直运作良好，其氧气输出量与普通地球树的输出量相当。

到 2021 年底，大量数据显示 MOXIE 在七次单独的实验运行以及各种大气条件下成功地达到了每小时 6 克的氧气目标输出。 这包括白天和黑夜、不同的火星季节和其他类似的东西。

“我们唯一没有证明的是在黎明或黄昏时运行，此时温度正在发生巨大变化，”马萨诸塞州 MOXIE 任务的首席研究员迈克尔赫克特 理工学院的干草堆天文台在新闻稿中说。 “我们确实有一个王牌可以让我们做到这一点，一旦我们在实验室进行测试，我们就可以达到最后一个里程碑，证明我们真的可以随时运行。”

对于科学家和航天机构来说，它是 尤其令人兴奋的是，MOXIE 的承诺很坚定，因为为载有宇航员的火星探险提出的时间表迫在眉睫，以学习如何保证未来的红色星球太空探索者的安全。

例如，SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克 (Elon Musk) 将人类登陆火星的目标似乎是 2029 年，而 NASA 自己即将进行的阿尔忒弥斯一号登月任务旨在为计划在 2030 年代或 2040 年代进行的火星旅行铺平道路。 MOXIE 副首席研究员、麻省理工学院教授 Jeffrey Hoffman 在新闻稿中说：“为了支持人类前往火星的任务，我们必须从地球带来很多东西，比如计算机、宇航服和栖息地。” “但是愚蠢的旧氧气？如果你能做到，那就去争取吧——你已经遥遥领先了。”

就目前而言，MOXIE 超级小（它基本上是烤面包机的大小），但这可能是 一件好事。 这意味着，如果科学家们能够以某种方式扩大图案立方体的尺寸，MOXIE 每小时可以生产远远超过 6 克的氧气。

“我们已经学到了很多，这些知识将为未来的系统提供更大规模的信息，”赫克特说。

研究人员说，也许有一天，它最终可以以数百棵树的速度产生氧气，从而在宇航员抵达火星后维持其生命，并为需要赋予生命的元素将宇航员带回地球的火箭提供燃料。

“在地表停留一年的宇航员可能会在他们之间使用一公吨，”赫克特去年在美国宇航局的新闻稿中说。 但是，根据航天局的说法，在未来的任务中让四名宇航员离开火星表面将需要大约 15,000 磅（7 公吨）的火箭燃料和 55,000 磅（25 公吨）的氧气。 从地球上带走所有氧气成本高昂且效率低下。

因此，正如霍夫曼所说，为什么不直接在干旱星球上制造所有氧气？

在火星上，MOXIE 正在积极地转化火星大气中的二氧化碳—— - 元素占高达 96% 的地方 - 变成可呼吸的氧气。

小化学101是二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。 这些位基本上粘在一起。 但是 MOXIE 中的一种称为固体氧化物电解器的仪器可以在某种程度上收集科学家感兴趣的那些 CO2 分子中的氧位。一旦完成，所有自由漂浮的氧粒子都会重新组合成 O2，也就是具有两个氧原子的分子 ，也就是我们熟知和喜爱的那种氧气。

我知道它是不同的，但我一直在想皮克斯的 WALL-E 这样做。 因此，正如 WALL-E 所说：Ta-da!

“这是第一次实际使用另一个行星体表面的资源，并将它们化学转化为对人类任务有用的东西，”霍夫曼说 . “从这个意义上说，这是具有历史意义的。”

在此过程中，这个过程需要使用超高温——达到大约 1,470 华氏度（800 摄氏度）的温度——这正是使 MOXIE 具有独特的金色涂层的迷人之处。

与美国宇航局开创性的詹姆斯韦伯太空望远镜一样，MOXIE 必须屏蔽红外线热量，因为它本身就是靠热量工作的。 金色涂层就是这样做的，事实上，JWST 的镜子也涂有金色的确切原因。

接下来，MOXIE 团队打算证明 MOXIE 在更密集的条件下也能很好地工作，比如下一次运行 它将发生在“一年中密度最高的时候，”赫克特说。 “我们将一切设得尽可能高，让它运行尽可能长。”