火星制氧机MOXIE,让人类在火星自给自足?

NASA毅力号火星探测器在记录人类史上第一次火星动力飞行后,随即开始进行下一项科研任务——MOXIE火星制氧机的测试。

火星稀薄的大气层以二氧化碳为主,为了让宇航员可以在火星生活更长时间,MOXIE(火星氧气资源利用实验装置)跟随毅力号来到了火星,该设备可以在火星大气中工作,将火星的二氧化碳转换为氧气。这一技术对于未来登陆火星至关重要,因为氧气不仅仅是人类生存的必需品,也是推动火箭回到地球的重要助燃剂。

MOXIE制造火星“本地氧气”:

火星制氧机MOXIE只有烤面包机大小,可以采集火星大气中的二氧化碳,在内部进行处理后,释放一氧化碳和氧气,整个转换过程大约在800℃的环境下进行。为了避免高温对毅力号产生影响,MOXIE全身都由耐热材料制成,并且涂有一层隔热涂料,避免过多的热量辐射到毅力号。

研究团队在完成火星直升机的飞行测试后,开始加热MOXIE火星制氧机,让制氧机进入到工作状态,在火星环境下,MOXIE预热工作了2个小时,期间释放了1个小时的氧气,产生的氧气量大约为5.4g,足够让宇航员呼吸10分钟。

虽然实验结果表明火星制氧机可以正常工作,但是工作2小时,呼吸10分钟的产量,算不得十分高效。

首次测试并没有让MOXIE马力全开,根据目前的测试数据,如果把MOXIE的生产速率调到最大,每小时大约可以产生10克氧气,后续MOXIE在将继续进行测试,在一整个火星年(687个地球日)中,会进行不少于9次运行测试。

这些测试将分为三个阶段:

  • 第一阶段——检查仪器运行是否正常,对氧气转换效率进行评估;

  • 第二阶段——转移到不同的大气环境中,测试火星环境对制氧效率的影响;

  • 第三阶——寻找更高效的制氧方式和制氧环境。

目前MOXIE基本完成第一阶段的评估工作,后续研究团队将尝试不同温度、不同大气环境下进行制氧。但是想要突破MOXIE目前的极限效率,还需要很长的路要走。

火星任务需要消耗大量氧气:

按照目前MOXIE的制氧效率,并不能为火星任务带来本质上的改变,预计2035年登陆火星的太空计划中,大约有4名宇航员或到达火星,一名宇航员一天至少需要消耗1kg氧气(约700L氧气);从火星发射火箭运送4名宇航员回到地球,大约需要25000kg氧气(17500000L氧气)。

如果到达火星后,宇航员需要自己生产氧气自给自足,同时为火箭提供氧气助燃,MOXIE的产量是远远不足的,因此研究团队需要加快制氧效率,加大MOXIE的体积,或者增加设备的效率。

宇航员能够在火星环境中做到部分必需品的自给自足,是非常重要的事情,因为从地球运送物资到火星是非常昂贵而且困难的事情,并且存在一定的风险,如果火箭发射失败,或者物资运送装置在中途失联,很有可能就是长达数月的物资中断,因此宇航员在火星拥有自己的“生产基地”,是在另一颗星球生存的保障。

目前国际空间站正在尝试在太空种植农作物,并且已经有了显著成效,美国方面已经种植出生菜、胡萝卜等蔬菜,俄罗斯方面已经种植出豆类植物,这表明“太空农场”是完全可以实现的,即使到了火星,宇航员或许也可以利用火星土壤进行农作物的种植。

除了各类农作物,微生物要更容易培养,很多科学家认为,未来宇航员可以在食物上培养可食用的微生物,从而让每一份食物都有“微生物加餐”。

2035年人类登陆火星计划,物资需要提前数年甚至数十年进行准备,所有的物资都会集中投放到火星登陆点,当宇航员到达火星,就可以开启这些物资进行快速作业。

火星,是一颗充满神秘、充满未知的星球,古代火星或许比地球更适合生命生存,如果火星存在过生命,那么肯定会留下一些蛛丝马迹,或许当人类真的实现火星殖民后,就会发现火星其实也有一段充满生命的历史!