火星上雖然有氧氣，但其含量非常低，不足以讓人直接呼吸。為了支持人類未來探索這顆紅色行星，美國宇航局(NASA)與麻省理工學(xué)院(MIT)聯(lián)手開發(fā)出可在火星上使用的制氧機(jī)，其產(chǎn)生的氧氣與地球上的一棵小樹相當(dāng)。

這個(gè)項(xiàng)目名為MOXIE，也就是“火星氧氣就地資源利用實(shí)驗(yàn)”的縮寫，它是NASA“毅力號(hào)(Perseverance)”火星任務(wù)的重要組成部分，旨在首次嘗試將來自外星的資源轉(zhuǎn)化為對(duì)人類執(zhí)行太空任務(wù)有用的東西。麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，他們研發(fā)的設(shè)備可以從火星大氣富含的二氧化碳中提取氧氣，而且可以全天候運(yùn)轉(zhuǎn)。

前NASA宇航員、MOXIE任務(wù)次席研究員、麻省理工學(xué)院航空航天工程教授杰弗里·霍夫曼(Jeffrey Hoffman)說：“這是自古以來探險(xiǎn)家們始終在做的事情：找出你要去的地方有哪些資源可用，并找到如何使用它們的方法。”

目前，太空機(jī)構(gòu)、科學(xué)家和企業(yè)家都在呼吁人類探索火星。盡管最近遇到了麻煩，但NASA備受期待的登月任務(wù)“阿爾忒彌斯”(Artemis)被認(rèn)為是未來十年探索火星的中轉(zhuǎn)站。世界首富、SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克(Elon Musk)暗示，將在2029年前實(shí)現(xiàn)載人登月。

但霍夫曼表示，要讓人類登上火星需要克服諸多挑戰(zhàn)。比如，在前往火星的漫長旅程中，宇航員不得不忍受高水平的宇宙輻射。往返火星可能需要8個(gè)多月的時(shí)間，所以太空旅客必須有充足的食物和藥品。

不過，最重要的可能是提供充足的氧氣。在火星上建立起臨時(shí)棲息地后，宇航員們需要在里面能夠自由呼吸。當(dāng)他們外出探索火星時(shí)，也需要在太空服中加注氧氣。在宇航員們從火星返回地球時(shí)，同樣需要利用氧氣制造關(guān)鍵的火箭推進(jìn)劑。

霍夫曼說，航天機(jī)構(gòu)可以向火星發(fā)射足夠多的氧氣，供宇航員呼吸和重返家園，但這樣做的代價(jià)將非常昂貴，因?yàn)檫@將需要多次火箭發(fā)射。而從火星大氣的二氧化碳中提取氧氣則會(huì)更便宜。火星大氣中二氧化碳所占比例高達(dá)96%。

為了測(cè)試將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣的能力，NASA去年在其毅力號(hào)任務(wù)中也發(fā)射了一個(gè)金色的小盒子。自2021年4月以來，MOXIE任務(wù)已經(jīng)進(jìn)行了幾次測(cè)試，在火星的不同時(shí)間和不同季節(jié)條件下制造氧氣。在每次實(shí)驗(yàn)中，這個(gè)盒子每小時(shí)大約產(chǎn)生6克氧氣，相當(dāng)于地球上一棵普通小樹的產(chǎn)出量。

如果這項(xiàng)技術(shù)測(cè)試成功，科學(xué)家們將需要擴(kuò)大制氧機(jī)的體積，并確保它能夠持續(xù)運(yùn)行。霍夫曼說，為了維持人類登上火星并讓他們安全返回，每小時(shí)至少需要產(chǎn)生約2到3千克的氧氣，這需要將制氧機(jī)的效率提高數(shù)百倍。

麻省理工學(xué)院MOXIE任務(wù)首席研究員邁克爾·赫克特(Michael Hecht)說：“我們唯一沒有證明的是，制氧機(jī)在黎明或黃昏是否能正常運(yùn)行，因?yàn)槟菚r(shí)火星上的溫度變化很大。但當(dāng)我們實(shí)現(xiàn)最后的里程碑時(shí)，將來人類或許可以在任何時(shí)候在火星上跑步。”

NASA和麻省理工學(xué)院的工程師們計(jì)劃將MOXIE裝置推向極限，提高其氧氣生產(chǎn)能力，并確保它在火星春季期間工作，因?yàn)槟菚r(shí)火星的大氣密度達(dá)到最大，二氧化碳水平也更高。赫克特說：“我們會(huì)將各種標(biāo)準(zhǔn)提高到極限，并讓制氧機(jī)盡可能長時(shí)間地運(yùn)行。”

工程師們將監(jiān)測(cè)機(jī)器的磨損情況，看其是否能夠承受足夠的壓力，從而證明它可以被改裝成能夠連續(xù)運(yùn)行數(shù)千小時(shí)的完整系統(tǒng)。如果這些嘗試取得成功，將對(duì)人類探索太空產(chǎn)生巨大影響。

霍夫曼說：“為了支持人類登上火星，我們必須從地球帶上很多東西，包括氧氣。但如果我們能在火星上就地制造氧氣，那會(huì)將太空探索向前推進(jìn)一大步。” (小小)

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