历史性的突破:在火星上制造氧气

作者: Takeko

来源: https://news.mit.edu/2022/moxie-oxygen-mars-0831

发布日期: 2022-09-02 20:34:55

MOXIE在火星上成功制造氧气,展示了原位资源利用的潜力,为未来火星任务提供了重要支持。

在距离地球近1.5亿千米的那颗尘土飞扬的红色星球的表面,一个只有饭盒大小的仪器,正在证明它能够可靠地完成一棵树的工作,那就是制造氧气。自2021年4月以来,也就是MOXIE(火星氧气原位资源利用实验)作为“毅力号”火星车的一部分降落到火星表面两个月之后,它一直利用火星富含二氧化碳的大气中制造氧气。

在发表在《科学进展》上的一篇论文中,研究人员报告,到2021年底,MOXIE在各种大气条件下,包括在白天和晚上,以及在不同的火星季节,进行了7次实验性的氧气生产。在每次运行中,仪器都达到了每小时生产约6克氧气的目标,大约相当于地球上一棵小树的制氧速度。目前版本的MOXIE设计得很小,质量不到20千克,以便它被安装在毅力号上。

尽管目前的设计存在一些必要的妥协,但这台仪器已经表明,它能可靠且有效地将火星大气转化为纯氧。它的做法是,首先通过一个过滤器,将火星空气吸入,清除其中的污染物。然后空气被加压,并被送入固体氧化物电解槽(SOXE),通过电化学方法将富含二氧化碳的空气分解成氧离子和一氧化碳。接下来,氧离子被分离并重新组合,形成可供呼吸的分子氧。

MOXIE会测量分子氧的生成量和纯度,然后将它与一氧化碳和其他大气气体一起无害地释放回空气中。自2021年2月着陆以来,MOXIE的工程师在一个火星年中启动了7次仪器,每次都需要几个小时来预热,然后再花一个小时来制造氧气,最后再关闭电源。每次运行被安排在白天或晚上的不同时间,以及不同的季节,以便观察MOXIE是否能适应这个星球大气条件的各种变化。

随着MOXIE继续在火星上制造氧气,工程师正计划提高它的能力,增加产量,特别是在火星的春季,当大气密度和二氧化碳水平较高时。MOXIE在火星上生产氧气也代表了“原位资源利用”的首次展示,这种想法其实就是,收集并利用一颗星球上的材料(对MOXIE而言就是火星上的二氧化碳),来制造出原本不得不从地球上运输来的资源(氧气)。

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