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美国麻省理工大学开发的氧气发生器 ， 利用火星大气生产氧气 ， 可使宇航员呼吸100分钟 ， …在葡萄牙也有类似的研究
麻省理工学院研究组开发的氧气发生器“MOXIE”【呼吸火星空气的日子来了…火星氧气生产成功！】美国航空航天局(NASA)计划在21世纪30年代载人着陆火星 ， 在大气密度仅为地球100分之1的火星上 ， 确保了不受昼夜和季节变化的影响 ， 全年制造氧气的技术 。这是将麻省理工学院(MIT)研究组为中心开发的氧气发生器“MOXIE”带到火星进行1年实验的结果 。
研究人员通过国际学术杂志《科学》表示 ， MOXIE从2021年4月到年底 ， 在白天和夜晚、不同季节进行的7次实验中 ， 平均每小时能制造出5.4克的氧气 。
在此次实验中 ， MOXIE共制造出49.9克氧气 ， 相当于宇航员约100分钟的呼吸量 。氧气的纯度也很高 。MOXIE乘坐机器人探测车于去年2月抵达火星 。
研究团队的一员杰弗里·霍夫曼教授表示：“此次研究是将其它行星表面的资源转化为对人类有用的东西的第一个实证事例 。 ”
与树的光合作用方式类似
汽车电池大小的MOXIE生产氧气的方法与木头的光合作用方式相似 ， 因为它是用二氧化碳制造氧气的 。
这个过程是从吸收火星大气中的二氧化碳开始的 。二氧化碳是火星上常见的物质 ， 占火星大气的96% 。 MOXIE吸收二氧化碳后 ， 首先通过过滤装置过滤除二氧化碳以外的杂质 。并且 ， 经过加压和800度的加热过程 ， 从固体氧化物电解槽（SOXE）中将二氧化碳分离为氧离子和一氧化碳 。于是氧离子互相结合成氧分子 ， 一氧化碳向外排出 。
研究人员说：“火星大气变化比地球剧烈 ， 空气密度变化幅度为2倍 ， 温度波动幅度可达100度 。 此次实验表明 ， MOXIE可以在任何一天任何时间段制造氧气 。 ”
含有镍合金的强力耐热性材料能够反射来自太阳的红外线热 ， 使镀金等即使在剧烈的温度变化中也能维持一定的性能 。研究人员表示：“我们还没有证实的唯一的事例只有在凌晨 ， 以及尘埃风暴肆虐中的性能 。 ”
MOXIE此前进行的实验恰逢火星的春季和夏季 。研究团队计划在今后继续进行试验的同时 ， 致力于证明包括秋冬季在内的四季都可以产生氧气 。
另外 ， 在今后的实验中 ， 还计划仔细调查制氧机的磨损问题 。因为 ， 如果想在火星探测中使用实际的制氧机 ， 制氧机需要持续运作数百天 。
大幅降低火星探测成本
在火星上制造氧气并使用氧气的想法 ， 实际上是出于确保从火星返回地球时使用的上升船火箭推进剂的必要性 ， 而不是宇航员的呼吸用 。
氧气占上升船质量的78% 。因此 ， 如果氧气可以从火星采购 ， 就不必非要从地球上带走氧气 ， 这将大大减少火星探测费用 。
研究组解释说 ， 如果将制氧机扩大到每小时能生产2~3公斤的程度 ， 到下一次火星旅行为止 ， 就能生产足够量的氧气来发射上升船 。以地球和火星的公转周期为基础的火星旅行的适当周期为26个月 。
另外 ， 葡萄牙里斯本大学的研究团队在国际学术期刊应用物理学杂志（Journal of Applied Physics）上发表说 ， 他们设计出了一种即使没有MOXIE那样的加热和加压装置 ， 也能利用等离子体状态的二氧化碳生产氧气的装置 。
研究团队称 ， 在重现火星环境的实验室中 ， 一个重达6公斤的等离子体反应器每小时可生产14g氧气 。研究人员表示 ， 这比重17.7公斤、每小时生产10克氧气的MOXIE效率要高得多 。
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