目前，美國宇航局「毅力號」火星車獲得一項重大突破，該火星車機載的烤箱大小實驗儀器「火星氧氣原位資源利用實驗（MOXIE）」能夠製造「火星氧氣」，將火星稀薄、富含二氧化碳的大氣轉化為氧氣，盡管當前MOXIE的首次氧氣產量相當有限——大約5克，相當於太空人10分鍾可呼吸氧氣，但專家預計MOXIE可實現每小時10克氧氣的產量。
毅力號火星車首次製造氧氣的時間是4月20日，這是該火星車自2月18日著陸火星以來第60個火星日。雖然這項技術演示才剛開始，但它具有深遠意義，將為科幻小說情節變成科學事實奠定基礎，這意味著在火星上可以隔離和儲存氧氣，為火箭提供動力，使太空人順利離開火星表面，更重要的是，該裝置可能為太空人提供可呼吸的富氧空氣。
美國宇航局噴氣推進實驗室的技術人員將火星氧氣原位資源利用實驗（MOXIE）儀器放入毅力號火星車腹部。
美國宇航局空間技術任務理事會（STMD）副主管吉姆·羅伊特稱，這是在火星上將二氧化碳轉化為氧氣的關鍵環節第一步，MOXIE實驗還有更多的工作要做，這是一項充滿希望的技術演示，因為我們正朝著未來有一天能在火星上看到人類的目標大步邁進！氧氣不僅能提供人類正常呼吸，火箭推進劑也主要依賴於氧氣，未來的太空探險者可以依靠火星上製造的氧氣作為火箭推進劑順利回家。
MOXIE實驗首席研究員、麻省理工學院海斯塔克天文台的麥可·赫克特說：「對於火箭或者太空人而言，氧氣是太空探索的關鍵環節。」
經過2小時的設備預熱後，MOXIE開始以每小時6克的速度製造氧氣。為了評估儀器的生產狀態，在運行過程中（被標記為「當前掃描」）減少了兩次。運行1小時後，產生的氧氣總量約為5.4克，這足以維持太空人大約10分鍾的正常呼吸。
為了點燃火箭燃料，火箭必須以自身重量來計算需要多少氧氣作為推進劑，在未來的太空任務中，4名太空人離開火星表面將需要大約7噸火箭燃料和25噸氧氣，相比之下，在火星表面生活和工作的太空人日常需要的氧氣則很少，赫克特說：「在火星表面生活1年的太空人可能消耗1噸氧氣。」
然而，如果將25噸氧氣從地球運送到火星將是一項非常艱巨的任務，但從地球運輸一個1噸重的大型氧氣轉換器——未來新型更大、功能更強的MOXIE後衍產品，將更加經濟實用地製造25噸「火星氧氣」。
據悉，火星大氣96%成分是二氧化碳，MOXIE的工作原理是將氧原子從二氧化碳分子中分離出來，二氧化碳分子由一個碳原子和兩個氧原子構成，提取氧氣的過程中將生成一氧化碳副產物，它將排放到火星大氣之中。
圖解MOXIE的內部結構組件，MOXIE的工作原理是將氧原子從二氧化碳分子中分離出來，二氧化碳分子由一個碳原子和兩個氧原子構成，提取氧氣的過程中將生成一氧化碳副產物，它將排放到火星大氣之中。
據悉，氧氣轉換過程中需要很高的熱量，MOXIE實驗需要達到大約800攝氏度，為了適應該條件，MOXIE實驗元件是由耐熱材料製造，其中包括：3D列印的鎳合金部件，可以加熱或者冷卻流經部件的氣體，以及一種有助於保持熱量的輕質氣凝膠。「毅力號」火星車外部有一層薄薄的金色塗層，可以反射紅外線熱量，防止它向外輻射，並可能損壞火星車的其他部分。
在首次氧氣提取操作中，MOXIE的氧氣產量非常有限，僅製造大約5克，這相當於太空人10分鍾的可呼吸氧氣量，預計該裝置正常運行可每小時製造10克氧氣。預計毅力號火星車在未來1個火星年（相當於地球兩年時間）還將製造9次氧氣。
MOXIE制氧過程分為三個階段，第一階段將檢查並描述儀器功能，第二階段將在不同大氣條件下運行儀器，例如：不同的時間和季節；第三階段將進行一些「極限挑戰」，例如：嘗試新的操作模式，或者在三種或者三種以上不同溫度下進行對比操作。
美國宇航局空間技術任務理事會技術演示總監特魯迪·科爾特斯稱，MOXIE不僅是第一個地外星球製造氧氣的儀器，它還是幫助人類在未來任務中實現「陸地生存」的首個技術，它將利用另一顆星球的環境元素，該過程也被稱為原地資源利用，未來我們可以將火星表面風化層、大氣，轉化為人類可用的火箭推進劑、人類可呼吸的空氣、或者氧與氫結合形成飲用水。（葉傾城）
來源：cnBeta
