4月20日，NASA在火星上的毅力号火星车，通过自身携带的氧气合成设备MOXIE，利用火星稀薄的、富含二氧化碳的大气，合成了氧气。量不多，只有区区5.37克。从纯技术角度来说，这不过是一件小事；然而从人类探索太空的历程来看，这是迈出的一大步。这标志着人类进入到了利用外星球资源的新阶段！图中的MOXIE就是毅力号火星车制取氧气的设备人类自从进入太空时代以来，向其他星球发射了许多探测器，都属于探索的性质，说白了就是：让我看看你那里到底啥情况！可以说人类每进行一次探索，一直在付出，从未有索取。不过从另外一个角度考虑，也没什么好索取的。人类派过去的无人探测器，除了需要点电，哪有其他需求啊。累了抽支烟？没有的事。MOXIE情况正在发生变化：从无人到有人，从到此一游到建立基地，人类外星殖民的帷幕缓缓拉开。未来十年内，人类将建立月球基地。到了下一个十年，最迟本世纪四十年代，人类又要踏上火星的土地。到了那时，只奉献不索取就不行了，必须因粮于敌（划掉）、以战养战（划掉）、就地取材，否则所有的给养都从地球带过来，实在是太贵了。这叫做就地资源利用，insituresourceutilization，ISRU。MOXIE结构图MOXIE的全称是火星氧气ISRU设备，MarsOxygenISRUEquipment，由麻省理工学院MIT和喷气推进实验室JPL主抓设计。在佰思科学之前介绍毅力号火星车的文章中，曾经提到过MOXIE，这次详细介绍一下。从技术上来说，MOXIE就是利用电解，在℃条件下，将两个二氧化碳分子转变成一个氧分子和两个一氧化碳分子，即2CO2—2CO+O24月20日的实验表明，在火星上生产氧气是完全可行的。这次实验达到的氧气生产速度为每小时5.37克，相当于宇航员呼吸十分钟的耗氧量。MOXIE制氧能力极限为每小时12克，受限于毅力号做大4安培的供电量，否则制氧能力还可以更高。MOXIE的制氧数据在未来的两年多里，或者说一个火星年中，MOXIE还要再做九次制氧实验，分别考虑每天不同的时间，不同的季节，不同的大气条件，以及不同的温度对制氧的影响。此外，MOXIE还将切换到其他的制氧模式，研究制氧的效率。安装到毅力号上的MOXIEMOXIE的质量为15千克，功耗为W。简单计算一下就知道，至少需要3个MOXIE这样的设备才能为一个宇航员供氧。实际上，预计在三十年代的载人登火任务中，NASA打算使用一个质量达3吨的设备，再加一个25-30千万功率的小型供电站，用来实现每小时两千克的制氧能力。MOXIE结构实现这么大的制氧能力的主要目的，其实并不是供宇航员呼吸之用，而是要为返程火箭提供氧化剂。换句话说，未来火星上的制氧设备要是坏了的话，宇航员也就不用返回地球了。其实要是不能供氧的话，宇航员也撑不了多久；火星大气中氧气含量只有千分之一左右，根本无法用来呼吸。由此可见MOXIE这样的设备的重要性。从火星返回的燃料要就地解决此外，制氧过程中产生的副产品，CO，一氧化碳，可以做为燃料。当然，更恰当的方式是将CO与水进行反应，生成CH4，即甲烷。SpaceX正在研发的液氧甲烷发动机猛禽，就使用甲烷为燃料。猛禽发动机将用于星舰，以替代现有的梅林发动机。使用猛禽发动机的星舰SN10当然，对于使用液氢液氧为燃料的火箭来说，制氧和制造燃料反而更简单。只要找到水，而火星上有丰富的水资源，直接电解水就可以生产出大量的氢气和氧气。可以这么说，在火星上找水源，是建立火星基地前最重要的准备工作。这次中国的祝融号火星车，携带着探地雷达，就是为了在火星上寻找地下的水冰资源。VIPER月球车这次火星ISRU实验之后，类似的ISRU实验也将在月球展开。美国打算在年重返月球，中俄也签署了共建月球科研站的协议。NASA准备在年将一台名为VIPER的无人月球车送到月球南极区域，那里据认为有水资源可供开发。VIPER携带了钻头，且能分析是否有水冰。嫦娥六号是嫦娥五号的备份同样在年，中国的嫦娥六号也将奔赴月球南极地球进行采样。或年，中国的嫦娥七号将对月球的南极地球进行综合考察，主要是寻找那里的水冰资源。嫦娥七号总之，人类已经从探索太空阶段，逐步过度到太空殖民阶段。直接利用太空中的各种资源，将是未来太空开发的新模式。你的分享、点赞、在看我都喜欢沈东旭邱亚明
