毅力首次创造“火星氧气”:只有5克宇航员可以呼吸10分钟-Scientific Exploration-cnBeta.COM

今天,美国宇航局的“恒心”火星探测器取得了突破。 流动站上的炉子大小的实验仪器“火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)”可以产生“火星氧气”。尽管目前MOXIE的第一个氧气产量非常有限,但可以将火星稀薄的,富含二氧化碳的气氛转化为氧气:大约5克,相当于宇航员可以呼吸的10分钟氧气,但是专家预测,MOXIE可以达到10克。 每小时的氧气量。

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恒心号漫游车于4月20日首次产生氧气,这是火星漫游车于2月18日降落在火星上以来的第60天。 尽管这项技术演示才刚刚开始,但它具有深远的重要性,并将为科幻小说变成科学事实奠定基础。 这意味着可以隔离氧气并将其存储在火星上,为火箭提供动力,并使宇航员毫无问题地离开火星表面。 最重要的是,该设备可以为宇航员提供富含氧气的呼吸空气。

NASA喷气推进实验室的技术人员将火星现场氧气资源利用实验(MOXIE)仪器放置在恒心漫游者的腹部。

NASA喷气推进实验室的技术人员将火星氧气现场资源利用实验(MOXIE)仪器放置在恒心漫游者的腹部。

美国宇航局航天技术任务局(STMD)副主任吉姆·路特(Jim Reuter)表示,这是迈克在火星上将二氧化碳转化为氧气的关键环节中的第一步。 MOXIE实验中还有更多工作要做。 一个有前途的技术演示,因为我们正在朝着未来某天在火星上见到人类的目标迈出大步。 氧气不仅可以为人类提供正常的呼吸,火箭助推器也主要依赖氧气,未来的太空探索者可以依靠火星上产生的氧气作为火箭推进剂安全地返回家中。

麻省理工学院海克斯天文台和MOXIE实验的首席研究员迈克尔·赫希特(Michael Hecht)说:“对于火箭或宇航员来说,氧气是太空探索的关键部分。”

加热设备2小时后,MOXIE开始以每小时6克的速度产生氧气。 为了评估该仪器的生产状态,在操作过程中将其减少了两次(标记为“当前扫描”)。 运行1小时后,产生的氧气总量约为5.4克,足以将宇航员的正常呼吸维持约10分钟。

为了点燃火箭燃料,火箭必须使用自身的重量来计算作为推进剂所需的氧气量。 在未来的太空任务中,四名宇航员将需要大约7吨火箭燃料和25吨氧气离开地面。 相比之下,在火星表面生活和工作的宇航员只需要很少的氧气。 赫希特说:“在火星表面生活和工作的宇航员可以消耗1吨氧气。”

但是,将25吨氧气从地球运输到火星,但要从地球运输大型1吨氧气转化器,这是一项艰巨的任务,这是未来一种更大,更强大的新型MOXIE衍生产品。 将更经济,更方便地生产25吨的“火星氧气”。

据报道,火星大气中96%是二氧化碳。 MOXIE的工作原理是将氧原子与二氧化碳分子分开。 二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。 氧气萃取过程将产生一氧化碳作为副产物,并将其排入火星大气。

说明MOXIE的内部结构组件。  MOXIE的工作原理是将氧原子与二氧化碳分子分开。 二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。 在氧气提取过程中,一氧化碳作为副产物产生,将被排放到火星大气中。

说明MOXIE的内部结构组件。 MOXIE的工作原理是将氧原子与二氧化碳分子分开。 二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。 在氧气提取过程中,一氧化碳作为副产物产生,将被排放到火星大气中。

据报道,氧气转化过程需要大量热量,MOXIE实验应达到约800摄氏度。 为适应这种情况,MOXIE实验元件由耐热材料制成,包括:可加热或冷却的3D打印镍合金零件,通过零件的气体以及有助于保持热量的轻质气凝胶。 “毅力”漫游车的外部有一层薄金涂层,可以反射红外热,以防止其向外辐射并可能损坏漫游车的其他部分。

在第一个氧气提取操作中,MOXIE的氧气产生非常有限,仅产生约5克氧气,这相当于宇航员在10分钟内可呼吸的氧气量,并且该设备有望产生10克氧气。正常运行期间每小时需供氧。 毅力漫游车在下一个火星年(相当于地球上的两年)预计将产生9倍的产量。

MOXIE制氧过程分为三个阶段。 第一阶段将验证并描述仪器的功能,第二阶段将在不同的大气条件(例如不同的时间和季节)下操作仪器。 第三阶段将完成一些“极端挑战”,例如:尝试一种新的操作模式或比较在三个或三个以上不同温度下的操作。

美国宇航局太空技术任务委员会技术示范主任特鲁迪·科尔特斯(Trudy Cortes)表示,MOXIE不仅是在外星球上产生氧气的第一台仪器,而且还是帮助人类在未来任务中实现“地面生存”的第一台仪器。 一项将利用另一个星球的环境要素的技术。 此过程也称为现场资源利用。 将来,我们可能会将火星的侵蚀层和大气层转化为火箭推进剂和人类可呼吸的空气,或者氧气和氢气结合形成饮用水。 (叶庆成)

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