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NASA喷气推进实验室的技术人员将火星氧原位资源利用实验（MOXIE）仪器放入火星车腹部。图片来源：NASA喷气推进实验室—加州理工学院
本报讯 美国国家航空航天局（NASA）的“毅力”号火星探测器创造了诸多“第一次”。近日，它又首次将火星稀薄、富含二氧化碳的大气转化为氧气。
据NASA报道，该项任务由搭载于“毅力”号上、只有烤面包机大小的科学仪器——火星氧原位资源利用实验（MOXIE）仪器完成。
MOXIE同火星环境动力学分析仪（MEDA）项目一样，是由NASA空间技术任务理事会（STMD）与人类探索和行动任务理事会赞助的一个技术探索项目。
“这是在火星上将二氧化碳转化为氧气迈出的第一步。”STMD副会长Jim Reuter说，MOXIE还有更多的工作要做，“但此次实验的结果令人惊喜，表明我们正朝着有朝一日在火星上看到人类的目标迈进”。
Reuter指出，氧气不仅能供人类呼吸，也将是火箭推进剂的重要组成部分，未来的火星探索者要依靠在火星上生产火箭推进剂而返回地球。
“不论对火箭还是宇航员来说，氧气都很关键。”MOXIE首席研究员、麻省理工学院草垛天文台的Michael Hecht说，火箭燃料燃烧，必须有更多的氧气。要让4名宇航员离开火星表面，需要约15000磅（7吨）的火箭燃料和55000磅（25吨）的氧气。相比之下，宇航员在火星上生活和工作呼吸所需的氧气要少得多。
把25吨的氧气从地球运到火星将是一项艰巨的任务。将1吨重的氧气转换器—— 一个更大、更强的MOXIE“后代”仪器运上火星，生产25吨氧气，显然更加经济、实用。
火星大气成分中96%是二氧化碳。MOXIE的工作原理是从二氧化碳分子中将氧原子分离出来。分离后产生的废物—— 一氧化碳，则被排放到火星大气中。
上述转化过程需要大量的热量，转化所需温度约为1470华氏度（800摄氏度）。为了适应这一点，MOXIE仪器由耐热材料制成，其中包括3D打印的镍合金零件（可以加热和冷却流经它的气体），以及一种帮助保持热量的轻质气凝胶。MOXIE仪器外部有一层薄薄的金涂层，用以反射红外线热量，防止MOXIE仪器因辐射受到损坏。
MOXIE仪器设计的氧产量是每小时10克。在第一次操作中，MOXIE仪器产生了约5克氧气，相当于可供宇航员呼吸10分钟的量。在火星的一年中（约为地球的近两年），MOXIE仪器预计将至少再进行9次氧气提取。
氧气生产将分为三个阶段。第一阶段是检查并描述仪器的功能；第二阶段是在不同的大气条件下运行仪器，例如一天中的不同时间或不同季节。Hecht说，在第三阶段，将突破极限，尝试新的操作模式等。
“MOXIE仪器不仅仅是第一个在另一个世界产生氧气的仪器。”STMD技术演示主管Trudy Kortes说，这一技术首次通过利用另一个世界的环境元素，即原地资源利用，帮助人类实现未来在火星表面生活。（徐锐）
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