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NASA計劃在火星表面製造氧氣供給人類使用

NASA計劃在火星表面製造氧氣供給人類使用

本文來自新浪科技,譯者葉傾城

據國外媒體報道,目前,美國宇航局制定一項新計劃,克服未來殖民火星的一個最大障礙。

美國宇航局代理局長羅伯特·萊特福特(Robert Lightfoot)稱,美國宇航局計劃在火星2020任務中著陸一輛登陸車,利用火星大氣層製造氧氣,這項計劃包括:將微生物帶到火星表面,使用美國麻省理工學院研製的MOXIE設備,通過微生物製造氧氣,並將這些氧氣供給人類呼吸。

萊特福特說:「『火星2020』作為下一個火星登陸車,將進行一項實驗,我們將嘗試從火星大氣層中產生氧氣,顯然這將有助於人類在火星表面生存下來。」據悉,美國宇航局於2014年首次提出這項計劃,當時該機構還首次公布了「火星2020」登陸車方案。

「MOXIE」是火星氧氣原位資源利用實驗的簡稱,是從世界各地研究小組提交的58份提案中挑選出來的,這一實驗是一個反轉燃料電池利用過程,需要從地球向火星運送微生物,例如:細菌或者藻類。

之後微生物抵達火星,將使用火星封作為燃料釋放氧氣,這些氧氣進行採集,並用於呼吸。同時,這些氧氣能以液氧形式進行存儲,作為探測器返回地球的火箭燃料,從而抵消了人類返回地球的最大一項成本開支。

目前,麻省理工學院與美國宇航局噴氣推進實驗室進行合作,共同設計MOXIE設備,它在火星表面的任務架構和計劃操作方面處於技術領先地位,而美國宇航局將負責設計和開發有效載荷。

在典型的燃料電池中,燃料與氧化劑(通常是氧)放在一起加熱,製造出電能。然而,在這種反向燃料電池中,由一個單獨機器產生的電能將與火星空氣中的二氧化碳結合製造出氧氣和二氧化碳,這一過程叫做「固體氧化物電解」。

美國麻省理工學院哈伊斯塔克天文台MOXIE設備首席調查員邁克爾·赫克特(Michael Hecht)說:「在地球上這是一種非常奇特的燃料電池製造方法,但在火星表面,如果你希望運行一台機器設備,火星環境是沒有氧氣的。未來我們在火星表面運行的75%以上機器設備需要氧氣。」

驗室實驗已證實這是可能的,並且如果MOXIE設備被證實能夠在火星表面正常運行,這樣的系統之後會在更大的範圍內引入,供給人類呼吸,以及燃料補給往返於兩顆星球之間。

赫克特描述了人類往返火星的一項長期計劃,其中包括:發送火星表面一個小型核反應堆,以及一個放大比例的MOXIE設備。

在幾年時間裡,火星表面的氧氣罐將被注滿,便於登陸火星的人類宇航員使用,赫克特說:「一旦宇航員們登陸火星,他們有自己的動力源,以及燃料,同時任務設備已準備就緒,這就是我們要做的。」

這項計劃是火星環境地球化改造的早期替代方案,如果有可能的話,火星環境地球化改造需要數千年才能完成。火星大氣層比地球大氣層更稀薄,氧氣含量只有0.13%,然而地球大氣層是由21%氧氣和78%氮氣構成,剩餘成分95.32%是二氧化碳,1.6%是氬,以及其它微量成分。雖然抵達火星一直都是一項艱巨任務,但是火星大氣障礙更是人類未來需要面對的真正挑戰。

目前,美國宇航局和SpaceX公司並不認為抵達火星就是象徵性的勝利,而是希望更進一步地研究火星,並使用火星作為未來太空探索的起點,甚至作為一種方法更多地了解我們人類。

萊特福特說:「我們試著進一步確認什麼時候進行太空科學任務或者人類太空飛行任務,這將是人類探索和科學研究的一個交際點。」他強調稱,這隻能通過循序漸進的步驟和一些小勝利來實現,意味著我們必須進入太空學習更多的知識。目前,我們已登陸月球,並建造了國際空間站,當人們規劃未來太空計劃(例如火星旅行),我們將儘可能地使用國際空間站,它將成為我們的生命維持系統,我們將在那裡進行測試。

上周,美國宇航局宣稱,在2020火星任務中將使用包括高科技X射線等技術搜尋潛在的火星微生物。這些開拓性技術將幫助專家們發現火星生命的「生物特徵」,幫助他們繪製火星郵票大小區域的高解析度地圖,之前這些設備用於搜尋地球最早期生命跡象,例如:深海、熱液噴口和海底山脊等。

這項任務不僅可搜尋遠古火星潛在的生命宜居證據,還能搜尋火星遠古微生物存在跡象。尋找地球上最古老生命證據的新方法已導致生物特徵識別能力的飛躍發展,專家們將使用X射線熒光光譜儀和拉曼光譜法,記錄分子中的振動情況,從而繪製岩石中的元素、礦物和有機化合物。

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