美國東部時間30日上午7時50分（北京時間19時50分），搭載「毅力號」火星探測器的Atlas-V火箭從美國佛羅裡達卡納維拉爾角空軍基地成功發射升空，美國也成為繼阿聯和中國之後，今年第三個將火星探測器發射升空的國家。此次「毅力號」火星探測器，目標是尋找可能在火星上存在的生命跡象，探索火星的氣候和地質特徵等，展開科學實驗。
抵達火星後，它將首次在火星上進行氧氣製造實驗。由麻省理工學院(MIT)研究人員領導的下一個火星任務中的一個實驗，旨在從火星空氣中產生氧氣。
火星目前的狀態是不適宜居住的：地表布滿灰塵，唯一可用的水是在兩極附近凍結的，在地下深處，或者與土壤緊密結合，必須在烤箱中烘烤才能提取出來。這裡的空氣讓人無法呼吸，稀薄的大氣在保持零下81℉的平均溫度的同時，還會帶來令人擔憂的輻射。然而，在過去的某個時候，它可能看起來更像地球，可能更適合生命生存。
此次，MIT領導的科學家們將細緻探索過去火星環境的宜居性問題，描繪環境特徵，並幫助為未來的人類探索鋪平道路。他們希望能將火星空氣轉化提取出氧氣，給火箭推進提供「原料」，讓到達那裡的太空人可以呼吸到賴以生存的氣體。
MOXIE試驗設備（Mars OXygen In situ resource utilization Experiment），是由麻省理工MIT Haystack Observatory天文臺和麻省理工學院航空航天系(AeroAstro)的研究人員，以及美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的工程師共同提出和開發的。該設備將採用電化學方法，分解大氣中的CO2。
「毅力號」會帶來一套精密的系統，用來挑選、取心、貯藏和保存巖石和土壤樣本，以備將來某一天帶回地球。來自麻省理工學院地球、大氣和行星科學系(EAPS)的地球生物學教授坦尼亞·博薩克(Tanja Bosak)和行星科學教授本·韋斯(Ben Weiss)將參與該系統的科學家們的工作，以幫助選擇從火星表面收集和分析哪些樣本。
MOXIE代表了實現就地資源利用(ISRU)的重要第一步。
「不僅人類需要氧氣呼吸，火箭也需要氧氣呼吸。如果你在燃燒燃料，你需要氧氣來補充，」Michael Hecht說，他是MOXIE的首席研究員和麻省理工學院MIT Haystack Observatory的研究主任。「氧氣罐之所以是航天艙單上最重的物品，絕對是有原因的。」
發射需要大量燃料：推動太空飛行器脫離地球的引力需要大量能量，而返回地球這個過程則需要從頭再來一遍。更重要的是，在一個精心校準的宇宙飛船中，用於運輸特定任務所需氧氣的重型容器佔據了寶貴的空間。
「與其帶上它，為什麼不等到我們需要它的時候再去製造呢?」」Michael Hecht說。「火星上存在氧氣，只是不是我們可以利用的那種形式。所以這就是我們試圖用MOXIE解決的問題。」
氧的一個潛在來源是存在於火星表面下的冰。但是開採這片冰需要複雜的機械設備，而且挖掘和鑽探的物理行為會對設備造成嚴重的磨損，這在維修人員遠在另一個星球的情況下是一個問題。值得慶幸的是，還有另一種潛在的資源——大氣層，該團隊可以利用它來產生氧氣。
Michael Hecht說:「使用採礦的方法，你必須開採冰，提煉和處理它，釋放氧氣，再把它帶回來，這是我們無法通過機器人完成的，尤其是在我們的空間有限的情況下。」我想找到一種更簡單的方法。火星大氣中大約96%是二氧化碳，所以我們建造了一棵小型機械樹，因為這比建造一個小型、自給自足的採礦公司容易得多。」
MOXIE的目標是：收集火星空氣中豐富的二氧化碳，將其轉化為氧氣，並測量氧氣的純度。吸入火星空氣後，該系統過濾、壓縮粉塵，然後將其送入固態氧化物電解槽(SOXE)。固態氧化物電解槽是吸收加壓二氧化碳並利用電和化學的結合將分子分解為氧氣和一氧化碳的關鍵元件。氧氣的純度被分析，然後氧氣被釋放回火星大氣中。
目前的計劃是在整個任務期間在儘可能多的不同季節和環境條件下至少進行10次產氧作業。由於強烈的能量運行勇氣所需的實驗中,研究小組將協調與其他研究人員,他們將不得不關閉期間精力幾小時的運行時間,然後等待大部分火星的一天(稱為溶膠)毅力的電池充電。這些數據將被送回麻省理工學院的一個實驗室，在那裡對MOXIE的性能進行分析。
組建「高能」團隊
2013年，美國宇航局呼籲在特定參數範圍內為2020年漫遊者進行產氧實驗。儘管Michael Hecht在噴氣推進實驗室工作了30年，致力於鳳凰號火星著陸器任務，但當他在2012年搬到麻省理工學院Haystack Observatory時，他並沒有期望再成為一個「火星人」——他認為他永遠不會再和火星打交道了。但出乎他們意料之外，在2014年7月，他和他在JPL的同事得到消息，他們拿下了這個項目。
麻省理工學院航空航天專業的教授傑夫·霍夫曼（Jeff Hoffman）有五次太空飛行中的四次太空行走記錄，其中包括1993年對哈勃太空望遠鏡進行的第一次救援/修復任務。他於2001年回到麻省理工學院任教，除了擔任MOXIE的副首席研究員之外，他還在麻省理工學院指導人類系統實驗室。
MOXIE團隊的最新成員是航空航天碩士的學生賈斯汀·舒爾茨(Justine Schultz)，她於2020年春末加入團隊。舒爾茨同時在通用電氣公司全職工作，她的研究工作將集中在構建一個詳細的MOXIE熱模型。
翻譯/前瞻經濟學人APP資訊組
參考來源：https://scitechdaily.com/mit-is-going-to-mars-to-make-oxygen-from-martian-air-with-perseverance-and-a-little-moxie/
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