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火星上的“历史”盒子以一棵树的速度制造氧气

当 NASA 的机器人探测器去年发射到火星时,它带来了一个名为 MOXIE 的小金盒,用于在火星上使用该站点的氧气资源进行试验。

从那时起,MOXIE 一直在从稀薄的火星空气中生产氧气。

周三在《科学进展》上,这个奇怪工具背后的团队证实,MOXIE 的运作非常好,以至于它的氧气产量与地球树木的适度产量相当。

到 2021 年底,大量数据显示 MOXIE 在七个独立的实验周期以及各种天气条件下成功地达到了每小时 6 克的目标氧气输出量。 这包括白天和黑夜,火星的不同季节和其他类似的东西。

麻省理工学院干草堆天文台 MOXIE 任务的首席研究员迈克尔赫克特说:“我们唯一没有展示的是在黎明或黄昏时运行,那时温度会发生巨大变化。” 他在新闻稿中说. “我们真的有足够的能力让我们做到这一点,一旦我们在实验室进行测试,我们就可以达到最后一个里程碑,证明我们真的可以随时运行。”

显示 Moxie 在 NASA 火星探测器上的位置示意图。 火星车有六个轮子,左右各三个,照片右侧最右边是 Moxy。

这是 MOXIE 在火星探测器上的位置。

美国国家航空航天局

对于科学家和航天机构来说,MOXIE 的承诺是强大的,这尤其令人兴奋,因为载有宇航员的火星任务的拟议时间表迫在眉睫,以了解如何保证未来红色星球上的太空探索者的安全。

例如,SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克 (Elon Musk) 将人类登陆火星的目标似乎是 2029 年,而 NASA 也是如此。 即将到来的阿尔忒弥斯一世登月任务 它旨在为火星飞行铺平道路 计划于 1930 年代或 1940 年代. MOXIE 副首席研究员、麻省理工学院教授 Jeffrey Hoffman 在新闻稿中说:“为了支持人类前往火星的任务,我们必须从地球带来很多东西,比如计算机、宇航服和栖息地。” “但是愚蠢的旧氧气?如果你能到那里,就去找它——你已经领先了很多。”

就目前而言,MOXIE 非常小(基本上只有烤面包机那么大),但这可能是件好事。 这意味着,如果科学家能够以某种方式增加装饰立方体的体积,MOXIE 每小时可以产生超过 6 克的氧气。

Hecht 说:“我们已经学到了大量知识,这些知识将指导未来更大规模的系统。”

研究人员说,也许有一天,它最终会以数百棵树的速度产生氧气,从而在宇航员到达火星后维持其生命,并为需要生命元素将宇航员带回地球的火箭提供燃料。

“在地面上待一年的宇航员可能会在他们之间使用一公吨,”赫克特去年在美国宇航局的新闻发布会上说。 但, 根据航天局在未来的任务中让四名宇航员离开火星表面将需要大约 15,000 磅(7 公吨)的火箭燃料和 55,000 磅(25 公吨)的氧气。 从地球上获取所有这些氧气既昂贵又低效。

那么,霍夫曼说,为什么不在这颗干旱星球上生产所有的氧气呢?

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 96%)转化为可呼吸的氧气。

一点点化学 101 是二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。 这些小块基本上是粘在一起的。 但是 MOXIE 内部的一个工具,称为固体氧化物电解器,可以收集科学家感兴趣的二氧化碳分子内的氧气碎片。 一旦完成,所有漂浮的氧分子都会重新组合成 O2,也称为两个氧原子,更广为人知的是我们所知道和喜爱的氧类型。

我知道这是不同的,但我仍在考虑皮克斯的 WALL-E 这样做。 所以,正如 Wall-E 所说:Ta-da!

在看起来像实验室无尘室的地方,我们可以看到 Moxie 的浮雕金色机械装置与支撑它的电线和其他金属装置相连。

美国宇航局喷气推进实验室的技术人员将火星氧气资源利用实验 (MOXIE) 仪器降低到持久漫游车的胃部。

NASA/JPL-加州理工学院

霍夫曼说:“这是第一次实际使用另一个行星体表面的资源,并将它们化学转化为可能对人类任务有用的东西。” “从这个意义上说,它是历史性的。”

一路走来,这个过程需要使用超高温——温度达到约 1,470 华氏度(800 摄氏度)——这就是 MOXIE 独特的金色涂层的原因。

与美国宇航局的旗舰詹姆斯韦伯太空望远镜一样,MOXIE 必须受到红外线热量的保护,因为它使用相同的热量工作。 镀金就是这样做的,事实上,JWST 镜子也是镀金的。

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在 2021 年 5 月镜面扩散系统的最终测试期间,詹姆斯·韦伯太空望远镜的主镜翼之一打开。看看这个镀金的美女。

美国国家航空航天局

接下来,MOXIE 团队打算证明 MOXIE 即使在更激烈的条件下也能表现出色,例如下一次跑步将发生在“一年中的最高强度”期间,Hecht 说。 “我们将把一切设置得尽可能高,让它运行尽可能长的时间。”

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