陈根：MOXIE，制造“火星氧气”？

文/陈根

2020年的火星赶集令人们印象深刻。2020年7月，阿联酋“希望号”、中国“天问一号”和美国“毅力号”相继发射太空，开始了火星探测。随着3个探测器的升空，全球掀起了火星探测热潮，2020 年也因此成为人类火星探索的一个大年份。

2021年2月，三个国家的火星探索器先后抵达。阿联酋火星探测器“希望号”2月9日首先到达目的地；中国“天问一号” 两天后（2月11日）抵达目标轨道；美国“毅力号”也随后成功着陆。

目前，美国宇航局“毅力号”火星车就获得一项重大突破：

该火星车机载的烤箱大小实验仪器“火星氧气原位资源利用实验（MOXIE）”能够制造“火星氧气”，将火星稀薄、富含二氧化碳的大气转化为氧气，尽管当前MOXIE的首次氧气产量相当有限——大约5克，相当于宇航员10分钟可呼吸氧气，但专家预计MOXIE可实现每小时10克氧气的产量。

具体来说，美国宇航局喷气推进实验室的技术人员将火星氧气原位资源利用实验（MOXIE）仪器放入毅力号火星车腹部。火星大气96%成分是二氧化碳，MOXIE的工作原理是将氧原子从二氧化碳分子中分离出来，二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成，提取氧气的过程中将生成一氧化碳副产物，它将排放到火星大气之中。

氧气转换过程中需要很高的热量，MOXIE实验需要达到大约800摄氏度，为了适应该条件，MOXIE实验元件是由耐热材料制造，其中包括：3D打印的镍合金部件，可以加热或者冷却流经部件的气体，以及一种有助于保持热量的轻质气凝胶。“毅力号”火星车外部有一层薄薄的金色涂层，可以反射红外线热量，防止它向外辐射，并可能损坏火星车的其他部分。

4月20日，MOXIE经过2小时的设备预热后，开始以每小时6克的速度制造氧气。运行1小时后，产生的氧气总量约为5.4克，这足以维持宇航员大约10分钟的正常呼吸。这也是该火星车自2月18日着陆火星以来第60个火星日。

虽然这项技术演示才刚开始，但它具有深远意义，将为科幻小说情节变成科学事实奠定基础，这意味着在火星上可以隔离和储存氧气，为火箭提供动力，使宇航员顺利离开火星表面，更重要的是，该装置可能为宇航员提供可呼吸的富氧空气，在人类走向火星的路上再迈出重要一步。