NASA与MIT开发并实测火星制氧机，效率与一棵小树相当

9月2日消息，火星上虽然有氧气，但其含量非常低，不足以让人直接呼吸。为了支持人类未来探索这颗红色行星，美国宇航局（NASA）与麻省理工学院（MIT）联手开发出可在火星上使用的制氧机，其产生的氧气与地球上的一棵小树相当。

这个项目名为MOXIE，也就是“火星氧气就地资源利用实验”的缩写，它是NASA“毅力号（Perseverance）”火星任务的重要组成部分，旨在首次尝试将来自外星的资源转化为对人类执行太空任务有用的东西。麻省理工学院的研究人员发现，他们研发的设备可以从火星大气富含的二氧化碳中提取氧气，而且可以全天候运转。

前NASA宇航员、MOXIE任务次席研究员、麻省理工学院航空航天工程教授杰弗里·霍夫曼（Jeffrey Hoffman）说：“这是自古以来探险家们始终在做的事情：找出你要去的地方有哪些资源可用，并找到如何使用它们的方法。”

目前，太空机构、科学家和企业家都在呼吁人类探索火星。尽管最近遇到了麻烦，但NASA备受期待的登月任务“阿尔忒弥斯”（Artemis）被认为是未来十年探索火星的中转站。世界首富、SpaceX创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）暗示，将在2029年前实现载人登月。

但霍夫曼表示，要让人类登上火星需要克服诸多挑战。比如，在前往火星的漫长旅程中，宇航员不得不忍受高水平的宇宙辐射。往返火星可能需要8个多月的时间，所以太空旅客必须有充足的食物和药品。

不过，最重要的可能是提供充足的氧气。在火星上建立起临时栖息地后，宇航员们需要在里面能够自由呼吸。当他们外出探索火星时，也需要在太空服中加注氧气。在宇航员们从火星返回地球时，同样需要利用氧气制造关键的火箭推进剂。

霍夫曼说，航天机构可以向火星发射足够多的氧气，供宇航员呼吸和重返家园，但这样做的代价将非常昂贵，因为这将需要多次火箭发射。而从火星大气的二氧化碳中提取氧气则会更便宜。火星大气中二氧化碳所占比例高达96%。

为了测试将二氧化碳转化为氧气的能力，NASA去年在其毅力号任务中也发射了一个金色的小盒子。自2021年4月以来，MOXIE任务已经进行了几次测试，在火星的不同时间和不同季节条件下制造氧气。在每次实验中，这个盒子每小时大约产生6克氧气，相当于地球上一棵普通小树的产出量。

如果这项技术测试成功，科学家们将需要扩大制氧机的体积，并确保它能够持续运行。霍夫曼说，为了维持人类登上火星并让他们安全返回，每小时至少需要产生约2到3千克的氧气，这需要将制氧机的效率提高数百倍。

麻省理工学院MOXIE任务首席研究员迈克尔·赫克特（Michael Hecht）说：“我们唯一没有证明的是，制氧机在黎明或黄昏是否能正常运行，因为那时火星上的温度变化很大。但当我们实现最后的里程碑时，将来人类或许可以在任何时候在火星上跑步。”

NASA和麻省理工学院的工程师们计划将MOXIE装置推向极限，提高其氧气生产能力，并确保它在火星春季期间工作，因为那时火星的大气密度达到最大，二氧化碳水平也更高。赫克特说：“我们会将各种标准提高到极限，并让制氧机尽可能长时间地运行。”

工程师们将监测机器的磨损情况，看其是否能够承受足够的压力，从而证明它可以被改装成能够连续运行数千小时的完整系统。如果这些尝试取得成功，将对人类探索太空产生巨大影响。

霍夫曼说：“为了支持人类登上火星，我们必须从地球带上很多东西，包括氧气。但如果我们能在火星上就地制造氧气，那会将太空探索向前推进一大步。” （小小）