人类的一大步：毅力号可以在火星上每小时产生 6 克氧气，堪称“人造树木”

CTOnews.com 9 月 1 日消息，NASA 表示，"毅力号"使用其携带的"火星氧气原位资源利用实验"(MOXIE) 设备成功从火星大气中提取二氧化碳并将其转化成氧气，大约相当于一棵小树的制氧量。人类距离登陆这颗红色星球又近了一小步。

根据周三发表在《科学进展》(Science Advances) 杂志上的研究，自 2021 年 4 月开始测试以来，MOXIE 在不同的大气条件下 (包括火星的白天和黑夜，以及不同的季节) 进行了 7 次实验，均证明该系统能够产生氧气。

CTOnews.com提醒，美国宇航局称，火星与地球一样，那里也有不同的季节，但它比地球上的季节持续时间更长，因为火星绕太阳公转的时间更长。

在每次运行中，MOXIE 达到了每小时产生 6 克氧气的目标 -- 大约是地球上一棵普通树木的速度。

MOXIE 的副首席研究员杰弗里・霍夫曼 (Jeffrey Hoffman，他是一名退休宇航员，也是麻省理工学院航空航天系的教授) 在说到："这是首次在另一个行星表面利用资源的实际应用，并将其通过化学方式转化为对人类有用的东西。"

"从这个意义上讲，这是历史性的突破。"

"MOXIE"很小，只有烤面包机那么大，所以可以装在"毅力"号火星车上。它可以在短时间内运行，每次运行都会启动和关闭，以与火星车的探索计划和其他任务职责保持一致。

一个大型 MOXIE 将容纳更多的单元，并且可以连续运行，并可能在人类登火之前就已经被送往火星，从而以数百棵树的速度制造氧气。这将为宇航员储存足够的氧气，既可以在人类到达后维持生命，也可以为火箭提供燃料，从而让宇航员顺利返回地球。

麻省理工学院 (MIT) 干草堆天文台 (Haystack Observatory) MOXIE 任务的首席研究员迈克尔・赫克特 (Michael Hecht) 说，MOXIE 自抵达火星以来的稳定输出是朝着这个目标迈出的有希望的第一步，尽管还需要进行更多的调整，以确保它能在黎明和黄昏运行（这两个时刻的温度会发生巨大变化）。

▲ MOXIE 于 2019 年装入毅力号。 （图源：NASA）

MOXIE 的工作原理

稀薄的火星大气层含有 96% 的二氧化碳，这对需要呼吸氧气的人类没有多大帮助。

它也比地球大气层变化多端。霍夫曼说："一年中空气的密度可以变化两倍，温度可以变化 100 度。" "一个目标是展示我们可以 在所有季节运行（MOXIE）。"

MOXIE 的工作原理是将二氧化碳 CO₂ 分子分解为一个碳原子和两个氧原子，然后排放一氧化碳作为废物，剩下氧原子合成氧气 O₂。

据介绍，工程师们仍在测试"MOXIE"。他们正想办法提高其产能，增加制氧量，然后重点关注火星的春季环境，研究人员表示，春季时火星大气密度和二氧化碳水平尤其高。

赫克特说:"下一次运行将在一年中密度最高的时候，我们只是想制造尽可能多的氧气。""我们会把一切都设定得尽可能高，让它尽可能长。"

此外，MOXIE 也很顽强。尽管在测试过程中需要反复经受折磨，但该系统仍然稳定运行着。但不管怎么样，随着时间的推移，其热应力会导致系统退化。麻省理工学院透露，这意味着一个完整的系统需要设计成连续运行，这样可以运行数千小时。

霍夫曼在声明中说:"为了支持人类的火星任务，我们必须从地球上带来很多东西，比如电脑、宇航服和栖息地（指生命物资）。""可是那又蠢又老的氧气?"如果你能做到，那就去做吧 -- 你已经遥遥领先了。"

▲ NASA 火星 2020 项目的成员将火星氧气原位资源利用实验 (MOXIE) 安装到毅力号火星车的底盘中。