世界消息！具有历史意义的“火星实验”以1棵地球树的速度生产氧气

据CNET报道，当美国宇航局（NASA）的机器人“毅力号”探测器去年向火星发射时，它带来了一个叫做“火星氧气原位资源利用实验”(MOXIE)的金色小盒子。从那时起，MOXIE一直在从稀薄的火星空气中制造氧气。

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而根据周三发表在《科学进展》杂志上的一项研究，这个装置背后的团队证实，MOXIE一直工作得很好，事实上，它的氧气产出率与一棵普通地球树的产出率相当。

到2021年底，大量的数据显示，MOXIE在七个独立的实验运行中，以及在各种大气条件下，成功地达到了每小时6克的氧气目标输出。这包括白天和夜晚，不同的火星季节和其他类似的情况。

麻省理工学院海斯塔克天文台MOXIE任务的主要研究人员Michael Hecht在一份新闻稿中说：“我们唯一没有证明的是在黎明或黄昏时分运行，当时温度正在发生重大变化。我们确实有一张王牌，可以让我们做到这一点，一旦我们在实验室里进行测试，我们就可以达到最后一个里程碑，表明我们真的可以随时运行。”

对于科学家和航天机构来说，MOXIE的承诺尤其令人振奋，因为提议的宇航员火星探险的时间表，对于学习如何保证未来红色星球太空探险者的安全来说，期限迫在眉睫。

例如，SpaceX首席执行官埃隆-马斯克的人类登陆火星的目标似乎是2029年，而NASA自己即将进行的Artemis I 登月任务是为了给计划在2030年代或2040年代进行的火星考察铺平道路。MOXIE副首席研究员、麻省理工学院教授Jeffrey Hoffman在一份新闻稿中说：“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，如计算机、宇航服和栖息地。但是糟糕的旧氧气？如果你能做到这一点，那就去做吧 -- 你已经领先于游戏了。”

就目前而言，MOXIE是超级小的（它基本上只有一个烤面包机大小），但这有可能是一件好事。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可以每小时制造的氧气远远超过6克。

Hecht说：“我们已经学到了大量的知识，这将为未来更大规模的系统提供参考。”

研究人员表示，也许有一天，它最终可以以几百棵树的速度生产氧气，从而在宇航员到达火星后维持他们的生命，并为需要这种生命元素的火箭提供燃料，将船员带回地球。

Hecht在去年NASA的一份新闻稿中说：“宇航员如果在火星表面呆上一年，他们之间可能会使用一吨。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15000磅（约7吨）的火箭燃料和55000磅（约25吨）的氧气。从地球上带来所有这些氧气将是超级昂贵和低效的。”

因此，正如霍夫曼所说，为什么不直接在干旱的星球上制造所有的氧气呢？

MOXIE是如何工作的？

在火星上，MOXIE正在积极地将火星大气中的二氧化碳--该元素占了高达96%--转化为可呼吸的氧气。

一个小小的化学常识是，二氧化碳分子是由一个碳原子和两个氧原子组成的。但是MOXIE中的一个仪器，称为固体氧化物电解器，可以在科学家感兴趣的那些二氧化碳分子中收获氧气位。一旦完成，所有自由漂浮的氧气颗粒就会重新组合成O2，也就是有两个氧原子的分子，也就是我们所知道和喜爱的那种氧气。

Hoffman说：“这是第一次展示实际利用另一个行星体表面的资源，并将其化学地转化为对人类任务有用的东西。从这个意义上说，它是历史性的。”

在这个过程中，需要使用超高的热量--达到大约1470华氏度（800摄氏度）的温度--这也是让MOXIE拥有独特的金色涂层的迷人原因。

就像NASA开创性的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）一样，MOXIE必须被遮挡住红外线的热量，因为它本身就是用热来操作的。金色涂层正是这样做的，事实上，JWST的反射镜也因为这个原因而涂有金色涂层。

接下来，MOXIE团队打算证明MOXIE在更密集的条件下工作得很好，比如即将到来的下一次运行，将在“一年中密度最高的时候”发生。Hecht说：“我们将把一切都设置得尽可能高，并让它尽可能长时间地运行。”