美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的火星氧氣原位資源利用實(shí)驗(yàn)（MOXIE）于日前結(jié)束。MOXIE是一個(gè)微波爐大小的裝置，它在任務(wù)期間通過(guò)16次運(yùn)行，總共制造出122克氧氣，相當(dāng)于一只小狗在10小時(shí)內(nèi)呼吸的氧氣。
MOXIE于2019年被放入“毅力”號(hào)火星漫游車(chē)的底盤(pán)。
圖片來(lái)源：NASA官網(wǎng)
NASA副局長(zhǎng)潘·梅洛伊表示，MOXIE的表現(xiàn)表明從火星大氣層中提取氧氣是可行的。氧氣可供未來(lái)到達(dá)火星的宇航員呼吸，也可用作火箭推進(jìn)劑。開(kāi)發(fā)能夠讓人類(lèi)利用月球和火星資源的技術(shù)，對(duì)于在月球建立長(zhǎng)期居住基地、創(chuàng)造強(qiáng)勁的月球經(jīng)濟(jì)，以及支持人類(lèi)首次火星探測(cè)活動(dòng)至關(guān)重要。
國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者表示：“利用上述方法在火星大規(guī)模制造氧氣仍面臨不少困難。此外，人類(lèi)要想在火星上生存，除氧氣外，還需要解決很多問(wèn)題。”
制氧實(shí)驗(yàn) 圓滿(mǎn)完成
MOXIE由美國(guó)麻省理工學(xué)院研制，2021年隨“毅力”號(hào)登陸火星。自那時(shí)起，MOXIE通過(guò)周期性轉(zhuǎn)換二氧化碳來(lái)產(chǎn)生氧氣，最高效時(shí)，MOXIE每小時(shí)能產(chǎn)生12克純度超過(guò)98%的氧氣，是NASA最初設(shè)置目標(biāo)的兩倍。而且，在今年8月7日進(jìn)行的最后一次運(yùn)行中，MOXIE產(chǎn)生了9.8克氧氣，足夠一名宇航員呼吸3個(gè)小時(shí)。這些進(jìn)展給科學(xué)家們帶來(lái)了希望：人類(lèi)有朝一日或許可以在這個(gè)不適宜居住的星球上生存。
在火星表面運(yùn)行的“毅力”號(hào)漫游車(chē)。
圖片來(lái)源：NASA官網(wǎng)
火星上二氧化碳含量豐富，占其稀薄大氣層的95%。MOXIE借助電化學(xué)過(guò)程，將吸收的二氧化碳?xì)怏w中的氧原子分離出來(lái)，并對(duì)其純度進(jìn)行分析，然后將其安全地隔離在膠囊中，剩余部分則以一氧化碳的形式排放出去。
NASA空間技術(shù)任務(wù)局演示主管特魯?shù)稀た铺厮拐J(rèn)為，通過(guò)在現(xiàn)實(shí)世界中證明像MOXIE這樣的技術(shù)，讓宇航員離在這顆紅色星球上生活這一目標(biāo)又近了一步。
人類(lèi)呼吸 火箭燃料
楊宇光說(shuō)：“這樣的制氧系統(tǒng)用途廣泛，除供宇航員呼吸外，還可以作為火箭推進(jìn)劑的來(lái)源，對(duì)未來(lái)的火星探索任務(wù)大有裨益。”
未來(lái)的宇航員可以依靠在火星表面找到的材料生存，而不是將大量氧氣從地球帶到火星。這一概念被稱(chēng)為原位資源利用，目前也已經(jīng)成為熱門(mén)研究領(lǐng)域。
MOXIE首席研究員、美國(guó)麻省理工學(xué)院的米歇爾·赫奇特表示，下一步，他們并不打算創(chuàng)建MOXIE 2.0，而是計(jì)劃制造一個(gè)全尺寸系統(tǒng)，包括一個(gè)像MOXIE這樣的氧氣生成器，以及液化和儲(chǔ)存氧氣的設(shè)施。
赫奇特也希望看到其他技術(shù)在火星上發(fā)揮作用。他表示，NASA必須決定哪些東西需要在火星上進(jìn)行驗(yàn)證，這個(gè)名單上有很多技術(shù)，但他很高興MOXIE是第一個(gè)。
規(guī)模生產(chǎn) 成本高昂
楊宇光指出：“MOXIE首次展示了有助人類(lèi)在火星上生存和離開(kāi)的技術(shù)，但在火星上大規(guī)模制氧仍面臨不少困難。”
他進(jìn)一步解釋說(shuō)，首先是環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題?；鹦堑沫h(huán)境非常惡劣，溫度很低，平均溫度約為-62℃。其次，火星的大氣層非常稀薄，而火星沒(méi)有磁場(chǎng)的保護(hù)，因此火星表面所受輻射的劑量和強(qiáng)度非常高，可能會(huì)對(duì)設(shè)備的性能產(chǎn)生一定的影響。此外，火星距離地球非常遙遠(yuǎn)，將物體送往火星極其困難，目前只有中國(guó)和美國(guó)成功完成，且成本非常高昂。如果想大規(guī)模生產(chǎn)氧氣，將相關(guān)設(shè)施送往火星需要付出極大的代價(jià)。除非人類(lèi)擁有能夠低成本向火星運(yùn)送物資的技術(shù)，否則，在火星上大規(guī)模制造氧氣目前來(lái)講還只是“海市蜃樓”。
盡管能在火星制造出可供人呼吸的氧氣，但人類(lèi)想要在火星上生存，仍要應(yīng)對(duì)很多挑戰(zhàn)。美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站稍早時(shí)間報(bào)道中指出，除了上述提到的火星非常寒冷，火星上的氣壓非常低，也會(huì)給在其上生活的人帶來(lái)極大的健康威脅。而且，人類(lèi)還需要考慮前往火星旅行所導(dǎo)致的骨骼密度極端損失的問(wèn)題。
“人類(lèi)在火星上生存面臨的問(wèn)題很多，尤其是火星沒(méi)有一個(gè)全球性的保護(hù)性的磁場(chǎng)，各種輻射可以直達(dá)火星表面，給人類(lèi)健康帶來(lái)極端不利的影響?！睏钣罟鈴?qiáng)調(diào)。
“人類(lèi)登陸火星，對(duì)火星開(kāi)展深入研究，可以更好地了解太陽(yáng)系的歷史和地球未來(lái)的命運(yùn)。同時(shí)，人類(lèi)也可以利用火星上的各種物資資源，進(jìn)一步向太陽(yáng)系深處進(jìn)發(fā)?！睏钣罟獗硎荆盎鹦侵蒲鯇?shí)驗(yàn)的成功讓人類(lèi)朝著這個(gè)方向邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。”
