火星探索技術里程碑加一,MOXIE 儀器首度在火星成功製氧

作者 | 發布日期 2021 年 04 月 22 日 12:46 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


前幾天,機智號微型直升機在火星地表順利展開首飛、創下人類航太技術里程碑,但其實 NASA 這趟任務準備的實驗可不只一個。毅力號火星車身上 7 項科學儀器之一「火星氧氣 ISRU 實驗儀」(MOXIE),近日也成功在火星製備氧氣創下歷史性成就,為將來在地燃料補充設備打下基石。

自今年 2 月登陸火星耶澤羅撞擊坑以來,NASA 最新型火星車毅力號(Perseverance)已發回不少捷報,先是原本鎖在火星車身上的機智號微型直升機順利脫離、獨自度過火星寒冷的夜晚、通過一系列測試、最終順利展開首飛,再到毅力號的火星氧氣 ISRU 實驗儀(MOXIE)現在也成功從火星稀薄的大氣產生少量氧氣。

二氧化碳是構成火星大氣約 95% 的氣體,氧氣僅含 0.13%,若將來人類要駐紮火星出任務,勢必得嘗試從火星大氣盡力汲取氧氣,甚至連返程火箭燃料最好都取之當地,畢竟要從火星帶回 4 名太空人的話需準備 7 公噸燃料和 25 公噸氧化劑,而比起氫氣和甲烷等燃料,氧氣重多了,要將大量氧氣從地球送到火星的成本過於高昂,因此 NASA 最希望能直接在火星製氧以供回程使用。

▲ 毅力號科學儀器。(Source:NASA

MOXIE 就是用於探索二氧化碳轉化技術的實驗科學儀器。大小與汽車電池相當,每次實驗都約持續生產 1 小時氧氣,如果順利運作,未來用來支持人類在火星執行任務的製氧機,必須比這台儀器大 100 倍。

製氧方式與電解水過程類似。先從吸收二氧化碳開始,MOXIE 內部會壓縮並過濾二氧化碳以除去雜質,接著流過陶瓷表面以分離為氧氣和一氧化碳,最後一氧化碳排回大氣。MOXIE 運作後,團隊分析儀器收集的氧氣純度,初步結果表明所得幾乎是 100% 純氧,且在 1 小時內產生 5.4g 氧氣;而由於電源限制,最大產量約每小時 12g,和一棵大樹行光合作用的產量差不多。

MOXIE 首次嘗試便往正確方向邁進一步,讓我們更接近殖民火星任務的願景,科學家接下來要做的事,就是開發比 MOXIE 儀器大百倍的設備,這可能需要核子反應爐供電。

(首圖來源:NASA

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