29 9 月, 2022

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认识 NASA 的 MOXIE,这是一个在火星上生产氧气的基金

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如果人类未来想要探索火星,就需要制造氧气。 现在,地球上的一个小型烤面包机大小的设备就可以做到这一点。

在一项研究中 本周发布 在《科学进展》杂志上,麻省理工学院的研究人员表明,利用火星地点的氧气资源进行的一项实验——称为 MOXIE——可以从二氧化碳中产生氧气,在火星大气中大量存在。

该实验是美国宇航局实验的一部分 毅力任务漫游者 研究人员说,这是 2021 年 2 月登陆火星的第一次,来自另一个星球的资源被转化为对人类任务有用的东西。 这个由美国宇航局喷气推进实验室和麻省理工学院制造的小盒子产生的氧气足以与地球上一棵小树的产量相匹配,并且可以在火星多个季节的白天和晚上这样做。

“这是探险家自古以来所做的事情,”前美国宇航局宇航员、MOXIE 任务副首席研究员、麻省理工学院航空工程教授杰弗里霍夫曼说。 “找出你要去的地方有哪些可用的资源,并学习如何使用它们。”

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太空机构、科学家和企业家正在呼吁人类探索火星。 美国宇航局期待已久且动荡不安的阿耳忒弥斯登月任务是未来十年左右火星探索的垫脚石。 中国希望把人放到这个星球上 2033. 世界首富兼 SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)暗示将通过 2029.

霍夫曼说,将人类送上火星需要发生几件复杂的事情。 在前往地球的漫长旅程中,宇航员必须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,因此太空旅行者必须有丰富的食物和药品。

霍夫曼说,也许最重要的是可靠的氧气供应。 宇航员需要它来呼吸他们在火星上建立的任何临时栖息地,以及当他们外出探索地球时在太空服罐中呼吸。 这也是为火箭提供从火星返回地球所需的燃料的重要动机。

霍夫曼说,航天机构可以向火星输送足够的氧气,供宇航员呼吸并返回家园,但这样做会非常昂贵,因为需要多次发射火箭。 他说,在火星上用大气中的二氧化碳生产氧气会更便宜。 火星的大气层由 96% 的二氧化碳组成。

为了测试其将二氧化碳转化为氧气的能力,美国宇航局去年在恒心漫游者任务中带来了一个小金箱。 自 2021 年 4 月以来,MOXIE 进行了多次测试,在火星日的不同时间和不同的季节条件下产生氧气。 在每次实验中,这个盒子每小时产生大约 6 克氧气,这相当于地球上一棵普通树的产量。 (在其最新的测试中,霍夫曼表示机器产量增加到每小时 10 克。)

如果技术完善,科学家将需要大幅扩展机器并确保它可以连续运行。 霍夫曼说,为了维持人类对火星的任务并将人们带回来,在多年的任务中必须每小时产生至少 4.5 至 6.5 磅的氧气。 “这需要几百倍的时间,”他说。

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该机器可以在火星日的大部分时间运行,除了少数特定时间。

我们唯一没有展示的是在黎明或黄昏,当温度升高时运行 [on Mars] “它发生了巨大的变化,”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。 “我们有一张王牌可以让我们做到这一点,一旦我们在实验室进行测试,我们就可以达到最后一项壮举,证明我们真的可以随时跑步。”

工程师们计划将 MOXIE 仪器推向极限,提高其制氧能力,并确保它在火星春季大气密集且二氧化碳含量高时运行。 “我们将把一切都放得尽可能高,让它运行尽可能长的时间,”赫克特说。

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工程师将监控机器的磨损情况,看看它是否能承受足够的压力,以表明它可以转换成一个可以连续运行数千小时的完整系统。 如果是这样,影响可能是显着的。

“为了支持人类火星任务,我们必须从地球引进很多东西,”霍夫曼说。 “但是愚蠢的旧氧气?如果你能做到,那就坚持下去——你已经遥遥领先了。”

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