在火星上制造氧气?做到了。

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在火星上制造氧气?做到了。

火星大气层非常稀薄,比地球的密度小100多倍,主要由二氧化碳组成,显然人类无法直接呼吸。

2005年,美国宇航局火星探测器勇气号拍摄的火星日落照片。来源:NASA

技术的验证

名为MOXIE(火星氧气原位资源利用实验)是人类在另一个星球上首次展示就地处理供人类使用的资源,为前往火星创造了一种可呼吸空气的方式。

这台安装在NASA毅力号火星探测车的腹部,透过电解的过程将火星上的二氧化碳分解为:一氧化碳和氧气。

在执行任务前,MOXIE被安装在毅力号中。来源:NASA

研究人员说,从2021年2月毅力号降落后至2021年底,MOXIE产生了七次氧气,未来将持续运作。

二氧化碳是由一个碳原子和两个氧原子组成的分子,将二氧化碳还原成组成元素已被充分研究。

然而,我们面临是在地球上开发一种仪器,能够在火星上使用就近的材料进行还原的挑战。

制造氧气的步骤

首先,经由过滤器将火星空气吸入。

净化后的空气被压缩、加热。

然后通过固体氧化物电解器(SOXE),将二氧化碳分解成一氧化碳和氧离子。

然后一氧化碳被释放回火星大气中,而氧离子重新组合成氧分子。

再测量氧气的数量和纯度之后,再释放至大气中。

科学家确定,这个过程已经产生可呼吸的氧气。

在几个小时的预热之后,每次实验运行1小时,然后断电一段时间。

在这1小时的操作中,MOXIE可制造多达10克的氧气,相当于一个太空人20分钟可呼吸的氧气量。

在其七次运行中,MOXIE每次产生5.4到8.9克的氧分子,总计49.9克。并且能够在白天、夜晚或不同的季节条件下产生氧气。

研究团队的目标是能建造一个可以持续运行的生命支持系统,据估计一个小队的太空人在火星上一年需要大约一公吨的氧气。

研究团队在MOXIE营运的第一年所学到的知识将为这个更大系统的开发提供助益,但仍有一段路要走。

  • 参考:
    • https://www.tam.gov.taipei/News_Content.aspx?n=EF86D8AF23B9A85B&sms=F32C4FF0AC5C2801&s=ACD85375E4AF4D44
    • https://www.sciencealert.com/a-briefcase-sized-box-is-already-making-oxygen-on-mars
    • 该研究已发表在科学进展(Science Advances)期刊上。