科學新知｜火星製氧：希望與困難（nán）並存

MOXIE於2019年（nián）被放入“毅力”號火星漫遊車的底盤

在火星（xīng）表麵運行的“毅力”號漫遊車

美國國家航空航天局（NASA）的火星氧氣原位資源利用實（shí）驗（MOXIE）於日前結束。MOXIE是一個微波爐大小的裝置，它（tā）在任務期間通過16次運行，總共製（zhì）造出122克（kè）氧（yǎng）氣，相當於一隻小狗在10小時內呼吸的氧氣。

NASA副局長潘·梅洛伊表示，MOXIE的表現表明從火星大氣層中提取氧氣是可行的。氧氣可供未來到達火星的宇（yǔ）航員呼吸（xī），也可用作火箭推（tuī）進劑。開發能夠讓人類利用月球和火星資源的技術，對於在月球建立長期居住基地、創造強勁的月球經濟，以及支持人類首次火星探測（cè）活動至關重要。

國際宇航聯合會（huì）空間運輸委員會副主席楊宇光對科技日報（bào）記者表示：“利用上述方法在火星大規（guī）模（mó）製造氧氣仍麵臨不少困難。此外，人類要想在（zài）火星上生存，除氧氣外，還需要解決（jué）很多（duō）問題。”

製氧實驗 圓滿完成

MOXIE由美國麻省理工學院研製，2021年隨“毅力”號登陸火（huǒ）星。自那時起（qǐ），MOXIE通過（guò）周期性轉換二氧化碳來產生氧（yǎng）氣，最高效（xiào）時，MOXIE每（měi）小時能產生12克純度超過98%的氧氣，是NASA最初（chū）設置目（mù）標（biāo）的兩倍。而且，在今年8月7日進行的最後一次運行中，MOXIE產生了9.8克氧氣，足夠（gòu）一名（míng）宇航員呼吸3個小時。這些進展給科學家們帶來了希（xī）望：人類有朝一日或許可以在這個（gè）不適宜居住的（de）星球上生存（cún）。

火星上二氧化碳含量豐富（fù），占其稀薄大氣層的95%。MOXIE借助電化（huà）學過程，將吸收的二氧化碳（tàn）氣體（tǐ）中（zhōng）的氧原子分離出來，並對其純度進行分析，然後（hòu）將（jiāng）其安全地隔離在膠（jiāo）囊中，剩餘部分則以一氧化碳的形式排放出去。

NASA空間技術任務局演示主管特魯（lǔ）迪·科（kē）特斯認為，通（tōng）過在（zài）現實世界（jiè）中（zhōng）證明像MOXIE這樣的技術，讓宇航（háng）員離在這顆紅色星球上生活這一目標又近了一步。

人類呼吸 火（huǒ）箭燃（rán）料

楊宇（yǔ）光說：“這樣的製氧係（xì）統用途廣泛（fàn），除（chú）供宇航員呼吸外，還可以作為火箭推（tuī）進劑的來源，對未來（lái）的火星探索任務大有裨益。”

未來的宇航員可以依靠在火（huǒ）星表麵找到的材料生存，而不（bú）是將（jiāng）大量氧氣從（cóng）地（dì）球帶到火星。這一概念（niàn）被稱為原（yuán）位資源利用，目前也已經成為熱（rè）門研究（jiū）領域。

MOXIE首席研究員、美國麻省（shěng）理工學院的米歇爾·赫（hè）奇（qí）特表示，下一步，他們並不（bú）打算創建MOXIE 2.0，而是計劃製（zhì）造一個（gè）全（quán）尺寸係統，包括一個像MOXIE這樣的氧氣生成器，以及液化和儲存氧氣的設施。

赫奇特也希望看（kàn）到其他技術在火星上發揮作用。他（tā）表示，NASA必須決定哪些東西需要在火星上進（jìn）行驗證，這個名單上有很多技術，但他很（hěn）高興MOXIE是第一（yī）個。

規模生產 成本高昂

楊宇光指出：“MOXIE首次展示了（le）有助人類在火星上生存和離開的技術，但在火星上大規模製（zhì）氧仍麵臨不少困難（nán）。”

他進一步解釋說，首先是環境適應（yīng）性問題。火星的環境非常惡劣（liè），溫度很低，平均溫度約（yuē）為-62℃。其次，火星的大氣（qì）層非常稀薄，而火星沒有磁場的保護，因（yīn）此火星表麵所受輻射的劑（jì）量和強度非常高，可能會對設備的性（xìng）能產生一定（dìng）的影響（xiǎng）。此外，火星距離地球非常遙遠，將物體送往火星（xīng）極其困難，目前（qián）隻有中國和（hé）美（měi）國成功（gōng）完成，且成本非常高昂。如果想大規模生產氧氣，將相關設施送往火星需要付出極大的代價。除（chú）非人類擁有能夠低成本向火星運送（sòng）物資的技術，否則，在火星上大規模製造氧氣目前來（lái）講還隻是“海市蜃樓”。

盡管（guǎn）能在火（huǒ）星製造出可供人呼吸的氧氣，但人類想要在火星上生存，仍要應對（duì）很多挑戰。美國趣味科學網站稍（shāo）早時（shí）間報道中指出，除（chú）了上述提到的火（huǒ）星（xīng）非常寒（hán）冷，火星上的氣壓非常低，也會給在（zài）其上生活的人帶（dài）來極大的健康（kāng）威脅。而且，人類還需要考慮前往火星旅行所導致的骨骼密度極端損失的問題。

“人類在火星上生存麵臨的問題很多，尤其是火星沒有一個（gè）全球（qiú）性的保護性的磁場，各（gè）種輻射可以直達火星（xīng）表麵，給人類健康帶來極端不利（lì）的影響（xiǎng）。”楊（yáng）宇光強調。

“人類登陸火星，對火星開展深入研究，可以更（gèng）好地了解（jiě）太陽係的曆史和地球未來（lái）的命運。同時，人（rén）類（lèi）也可以利用火星上的各種物資資源，進一步向（xiàng）太陽係深處進發。”楊宇光表示，“火星製（zhì）氧實驗的成功讓人類朝著這個（gè）方向邁出（chū）了堅實的一步。”