美國國家航空航天局（NASA）的火星氧氣原位資源利用實(shí)驗(yàn)（MOXIE）于日前結(jié)束。MOXIE是一個(gè)微波爐大小的裝置，它在任務(wù)期間通過16次運(yùn)行，總共制造出122克氧氣，相當(dāng)于一只小狗在10小時(shí)內(nèi)呼吸的氧氣。

MOXIE于2019年被放入“毅力”號(hào)火星漫游車的底盤。圖片來源：NASA官網(wǎng)

NASA副局長(zhǎng)潘·梅洛伊表示，MOXIE的表現(xiàn)表明從火星大氣層中提取氧氣是可行的。氧氣可供未來到達(dá)火星的宇航員呼吸，也可用作火箭推進(jìn)劑。開發(fā)能夠讓人類利用月球和火星資源的技術(shù)，對(duì)于在月球建立長(zhǎng)期居住基地、創(chuàng)造強(qiáng)勁的月球經(jīng)濟(jì)，以及支持人類首次火星探測(cè)活動(dòng)至關(guān)重要。

國際宇航聯(lián)合會(huì)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者表示：“利用上述方法在火星大規(guī)模制造氧氣仍面臨不少困難。此外，人類要想在火星上生存，除氧氣外，還需要解決很多問題。”

制氧實(shí)驗(yàn) 圓滿完成

MOXIE由美國麻省理工學(xué)院研制，2021年隨“毅力”號(hào)登陸火星。自那時(shí)起，MOXIE通過周期性轉(zhuǎn)換二氧化碳來產(chǎn)生氧氣，最高效時(shí)，MOXIE每小時(shí)能產(chǎn)生12克純度超過98%的氧氣，是NASA最初設(shè)置目標(biāo)的兩倍。而且，在今年8月7日進(jìn)行的最后一次運(yùn)行中，MOXIE產(chǎn)生了9.8克氧氣，足夠一名宇航員呼吸3個(gè)小時(shí)。這些進(jìn)展給科學(xué)家們帶來了希望：人類有朝一日或許可以在這個(gè)不適宜居住的星球上生存。

在火星表面運(yùn)行的“毅力”號(hào)漫游車。圖片來源：NASA官網(wǎng)

火星上二氧化碳含量豐富，占其稀薄大氣層的95%。MOXIE借助電化學(xué)過程，將吸收的二氧化碳?xì)怏w中的氧原子分離出來，并對(duì)其純度進(jìn)行分析，然后將其安全地隔離在膠囊中，剩余部分則以一氧化碳的形式排放出去。

NASA空間技術(shù)任務(wù)局演示主管特魯?shù)稀た铺厮拐J(rèn)為，通過在現(xiàn)實(shí)世界中證明像MOXIE這樣的技術(shù)，讓宇航員離在這顆紅色星球上生活這一目標(biāo)又近了一步。

人類呼吸 火箭燃料

楊宇光說：“這樣的制氧系統(tǒng)用途廣泛，除供宇航員呼吸外，還可以作為火箭推進(jìn)劑的來源，對(duì)未來的火星探索任務(wù)大有裨益。”

未來的宇航員可以依靠在火星表面找到的材料生存，而不是將大量氧氣從地球帶到火星。這一概念被稱為原位資源利用，目前也已經(jīng)成為熱門研究領(lǐng)域。

MOXIE首席研究員、美國麻省理工學(xué)院的米歇爾·赫奇特表示，下一步，他們并不打算創(chuàng)建MOXIE 2.0，而是計(jì)劃制造一個(gè)全尺寸系統(tǒng)，包括一個(gè)像MOXIE這樣的氧氣生成器，以及液化和儲(chǔ)存氧氣的設(shè)施。

赫奇特也希望看到其他技術(shù)在火星上發(fā)揮作用。他表示，NASA必須決定哪些東西需要在火星上進(jìn)行驗(yàn)證，這個(gè)名單上有很多技術(shù)，但他很高興MOXIE是第一個(gè)。

規(guī)模生產(chǎn) 成本高昂

楊宇光指出：“MOXIE首次展示了有助人類在火星上生存和離開的技術(shù)，但在火星上大規(guī)模制氧仍面臨不少困難。”

他進(jìn)一步解釋說，首先是環(huán)境適應(yīng)性問題。火星的環(huán)境非常惡劣，溫度很低，平均溫度約為-62℃。其次，火星的大氣層非常稀薄，而火星沒有磁場(chǎng)的保護(hù)，因此火星表面所受輻射的劑量和強(qiáng)度非常高，可能會(huì)對(duì)設(shè)備的性能產(chǎn)生一定的影響。此外，火星距離地球非常遙遠(yuǎn)，將物體送往火星極其困難，目前只有中國和美國成功完成，且成本非常高昂。如果想大規(guī)模生產(chǎn)氧氣，將相關(guān)設(shè)施送往火星需要付出極大的代價(jià)。除非人類擁有能夠低成本向火星運(yùn)送物資的技術(shù)，否則，在火星上大規(guī)模制造氧氣目前來講還只是“海市蜃樓”。

盡管能在火星制造出可供人呼吸的氧氣，但人類想要在火星上生存，仍要應(yīng)對(duì)很多挑戰(zhàn)。美國趣味科學(xué)網(wǎng)站稍早時(shí)間報(bào)道中指出，除了上述提到的火星非常寒冷，火星上的氣壓非常低，也會(huì)給在其上生活的人帶來極大的健康威脅。而且，人類還需要考慮前往火星旅行所導(dǎo)致的骨骼密度極端損失的問題。

“人類在火星上生存面臨的問題很多，尤其是火星沒有一個(gè)全球性的保護(hù)性的磁場(chǎng)，各種輻射可以直達(dá)火星表面，給人類健康帶來極端不利的影響。”楊宇光強(qiáng)調(diào)。

“人類登陸火星，對(duì)火星開展深入研究，可以更好地了解太陽系的歷史和地球未來的命運(yùn)。同時(shí)，人類也可以利用火星上的各種物資資源，進(jìn)一步向太陽系深處進(jìn)發(fā)。”楊宇光表示，“火星制氧實(shí)驗(yàn)的成功讓人類朝著這個(gè)方向邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。”