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。”

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！

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。

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。”