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毅力号首次制造火星氧气仅5克宇航员可呼吸10分钟

放大字体  缩小字体 2021-04-22 16:16:04 来源:新浪科技
毅力号首次制造火星氧气仅5克宇航员可呼吸10分钟

  新浪科技讯 北京时间4月22日消息,目前,美国宇航局“毅力号”火星车获得一项重大突破,该火星车机载的烤箱大小实验仪器“火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)”能够制造“火星氧气”,将火星稀薄、富含二氧化碳的大气转化为氧气,尽管当前MOXIE的首次氧气产量相当有限——大约5克,相当于宇航员10分钟可呼吸氧气,但专家预计MOXIE可实现每小时10克氧气的产量。

  毅力号火星车首次制造氧气的时间是4月20日,这是该火星车自2月18日着陆火星以来第60个火星日。虽然这项技术演示才刚开始,但它具有深远意义,将为科幻小说情节变成科学事实奠定基础,这意味着在火星上可以隔离和储存氧气,为火箭提供动力,使宇航员顺利离开火星表面,更重要的是,该装置可能为宇航员提供可呼吸的富氧空气。

美国宇航局喷气推进实验室的技术人员将火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)仪器放入毅力号火星车腹部。

  美国宇航局空间技术任务理事会(STMD)副主管吉姆·罗伊特称,这是在火星上将二氧化碳转化为氧气的关键环节第一步,MOXIE实验还有更多的工作要做,这是一项充满希望的技术演示,因为我们正朝着未来有一天能在火星上看到人类的目标大步迈进!氧气不仅能提供人类正常呼吸,火箭推进剂也主要依赖于氧气,未来的太空探险者可以依靠火星上制造的氧气作为火箭推进剂顺利回家。

  MOXIE实验首席研究员、麻省理工学院海斯塔克天文台的迈克尔·赫克特说:“对于火箭或者宇航员而言,氧气是太空探索的关键环节。”

经过2小时的设备预热后,MOXIE开始以每小时6克的速度制造氧气。为了评估仪器的生产状态,在运行过程中(被标记为“当前扫描”)减少了两次。运行1小时后,产生的氧气总量约为5.4克,这足以维持宇航员大约10分钟的正常呼吸。

  为了点燃火箭燃料,火箭必须以自身重量来计算需要多少氧气作为推进剂,在未来的太空任务中,4名宇航员离开火星表面将需要大约7吨火箭燃料和25吨氧气,相比之下,在火星表面生活和工作的宇航员日常需要的氧气则很少,赫克特说:“在火星表面生活1年的宇航员可能消耗1吨氧气。”

  然而,如果将25吨氧气从地球运送到火星将是一项非常艰巨的任务,但从地球运输一个1吨重的大型氧气转换器——未来新型更大、功能更强的MOXIE后衍产品,将更加经济实用地制造25吨“火星氧气”。

  据悉,火星大气96%成分是二氧化碳,MOXIE的工作原理是将氧原子从二氧化碳分子中分离出来,二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成,提取氧气的过程中将生成一氧化碳副产物,它将排放到火星大气之中。

图解MOXIE的内部结构组件,MOXIE的工作原理是将氧原子从二氧化碳分子中分离出来,二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成,提取氧气的过程中将生成一氧化碳副产物,它将排放到火星大气之中。

  据悉,氧气转换过程中需要很高的热量,MOXIE实验需要达到大约800摄氏度,为了适应该条件,MOXIE实验元件是由耐热材料制造,其中包括:3D打印的镍合金部件,可以加热或者冷却流经部件的气体,以及一种有助于保持热量的轻质气凝胶。“毅力号”火星车外部有一层薄薄的金色涂层,可以反射红外线热量,防止它向外辐射,并可能损坏火星车的其他部分。

  在首次氧气提取操作中,MOXIE的氧气产量非常有限,仅制造大约5克,这相当于宇航员10分钟的可呼吸氧气量,预计该装置正常运行可每小时制造10克氧气。预计毅力号火星车在未来1个火星年(相当于地球两年时间)还将制造9次氧气。

  MOXIE制氧过程分为三个阶段,第一阶段将检查并描述仪器功能,第二阶段将在不同大气条件下运行仪器,例如:不同的时间和季节;第三阶段将进行一些“极限挑战”,例如:尝试新的操作模式,或者在三种或者三种以上不同温度下进行对比操作。

  美国宇航局空间技术任务理事会技术演示总监特鲁迪·科尔特斯称,MOXIE不仅是第一个地外星球制造氧气的仪器,它还是帮助人类在未来任务中实现“陆地生存”的首个技术,它将利用另一颗星球的环境元素,该过程也被称为原地资源利用,未来我们可以将火星表面风化层、大气,转化为人类可用的火箭推进剂、人类可呼吸的空气、或者氧与氢结合形成饮用水。(叶倾城)

原标题:毅力号首次制造火星氧气仅5克宇航员可呼吸10分钟

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