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毅力号火星制氧

生活 更新时间:2024-09-30 21:35:39

IT之家 9 月 1 日消息,NASA 表示,“毅力号”使用其攜帶的“火星氧氣原位資源利用實驗”(MOXIE) 設備成功從火星大氣中提取二氧化碳并将其轉化成氧氣,大約相當于一棵小樹的制氧量。人類離登陸這顆紅色星球又近了一小步。

根據周三發表在《科學進展》(Science Advances) 雜志上的研究,自 2021 年 4 月開始測試以來,MOXIE 在不同的大氣條件下 (包括火星的白天和黑夜,以及不同的季節) 進行了 7 次實驗,均證明該系統能夠産生氧氣。

IT之家提醒,美國宇航局稱,火星與地球一樣,那裡也有不同的季節,但它比地球上的季節持續時間更長,因為火星繞太陽公轉的時間更長。

在每次運行中,MOXIE 達到了每小時産生 6 克氧氣的目标 —— 大約是地球上一棵普通樹木的速度。

MOXIE 的副首席研究員傑弗裡・霍夫曼 (Jeffrey Hoffman,他是一名退休宇航員,也是麻省理工學院航空航天系的教授) 在說到:“這是首次在另一個行星表面利用資源的實際應用,并将其通過化學方式轉化為對人類有用的東西。”

“從這個意義上講,這是曆史性的突破。”

“MOXIE”很小,隻有烤面包機那麼大,所以可以裝在“毅力”号火星車上。它可以在短時間内運行,每次運行都會啟動和關閉,以與火星車的探索計劃和其他任務職責保持一緻。

一個大型 MOXIE 将容納更多的單元,并且可以連續運行,并可能在人類登火之前就已經被送往火星,從而以數百棵樹的速度制造氧氣。這将為宇航員儲存足夠的氧氣,既可以在人類到達後維持生命,也可以為火箭提供燃料,從而讓宇航員順利返回地球。

麻省理工學院 (MIT) 幹草堆天文台 (Haystack Observatory) MOXIE 任務的首席研究員邁克爾・赫克特 (Michael Hecht) 說,MOXIE 自抵達火星以來的穩定輸出是朝着這個目标邁出的有希望的第一步,盡管還需要進行更多的調整,以确保它能在黎明和黃昏運行(這兩個時刻的溫度會發生巨大變化)。

MOXIE 的工作原理

稀薄的火星大氣層含有 96% 的二氧化碳,這對需要呼吸氧氣的人類沒有多大幫助。

它也比地球大氣層變化多端。霍夫曼說:“一年中空氣的密度可以變化兩倍,溫度可以變化 100 度。” “一個目标是展示我們可以 在所有季節運行(MOXIE)。”

MOXIE 的工作原理是講二氧化碳 CO2 分子分解為一個碳原子和兩個氧原子,然後排放一氧化碳作為廢物,剩下氧原子合成氧氣。

據介紹,工程師們仍在測試“MOXIE”。他們正想辦法提高其産能,增加制氧量,然後重點關注火星的春季環境,研究人員表示,春季時火星大氣密度和二氧化碳水平尤其高。

赫克特說:“下一次運行将在一年中密度最高的時候,我們隻是想制造盡可能多的氧氣。”“我們會把一切都設定得盡可能高,讓它盡可能長。”

此外,MOXIE 也很頑強。盡管在測試過程中需要反複經受折磨,但該系統仍然穩定運行着。但不管怎麼樣,随着時間的推移,其熱應力會導緻系統退化。麻省理工學院透露,這意味着一個完整的系統需要設計成連續運行,這樣可以運行數千小時。

霍夫曼在聲明中說:“為了支持人類的火星任務,我們必須從地球上帶來很多東西,比如電腦、宇航服和栖息地(指生命物資)。”“可是那又蠢又老的氧氣?”如果你能做到,那就去做吧 —— 你已經遙遙領先了。”

毅力号火星制氧(毅力号可以在火星上每小時産生6克氧氣)1

▲ NASA 火星 2020 項目的成員将火星氧氣原位資源利用實驗 (MOXIE) 安裝到毅力号火星車的底盤中。

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