一个名为“MOXIE”的探测器成功地从火星大气中提取了氧气。这项技术演示是人类有朝一日可以在火星上生活(和呼吸)的第一步。

围绕二氧化碳崩溃的成就中心 - 火星上的一个丰富的分子 - 进入CO2它的组成部分是:氧气。

在这个第一次手术于4月20日晚进行,火星氧气原位资源利用实验,或moxie.,仅在6克氧气下生产 - 大约十分钟的宇航员呼吸时间 - 来自地球的大气,这是95%二氧化碳。

Moxie设计用于每小时产生高达10克氧气。

“花了一年的宇航员,可能会在他们之间使用一个公吨来呼吸”MOXIE首席研究员、麻省理工学院研究员迈克尔·赫克特说

然而,与美国航空航天局的25公吨需要的25公吨吨相比,舞曲的含量与美国航空航天队在留下的时间达到了红色星球时,苍白的速度相比,当他们的逗留结束时,加入了Hecht。

勇气是如何工作的

金色,箱形仪器,足够小以便在恒定流动站内部安装,进行过程呼叫固体氧化物电解。通过电解,Moxie将氧原子从CO中带走2将一氧化碳的废料释放到火星的大气中。

的有限公司2采集和压缩(CAC)系统的过滤器从流动站外面拉动火星氛围。CAC还对CO加压2气体,到1个大气压,或5到10磅每平方英寸的压力。

然后将加压空气送入固体氧化物电解槽(SOXE)。电解槽电化学分裂在阴极处的空气以产生纯O2在阳极处,相当于以反向运行燃料电池的过程。

转换过程需要高温 - 特别是1,470华氏度(800摄氏度)。这意味着Moxie必须处理热量。

系统的热隔离系统预热进来的气体,冷却出去的气体。

MOXIE以3d打印的镍合金部件为特色,可以控制气体的极端温度。此外,MOXIE的薄金色涂层将破坏性的红外热反射出毅力号。

该技术还分析了o2排气和有限公司2/CO排气流,以验证生产率和纯度。通过薄膜的带电离子产生的电流与电源提供的电子电流正好相等或相反。测量电流可以精确地测定氧气的产生速率。

2月18日,“勇气”号与“毅力”号成功着陆。上周的演示实现了美国宇航局的目标,确认该仪器在从地球出发的七个月旅程中幸存下来。

在接下来的两年里,也就是在火星上的一年里,该仪器预计将至少再提取9次氧气。

包括麻省理工学院(MIT)的赫克特在内的团队表示,MOXIE的首次运行让我们离人类登上火星的可能性更近了一步技术简介通过电子邮件。

在下面的问答中,赫克特解释了在人们在火星上深呼吸之前需要做些什么。

技术简介你设想多久能在火星上“离开陆地生活”?在这个设想中,MOXIE扮演了什么角色?

迈克尔赫赫特:很难说。从悲观的一面来看,NASA在15年的时间里一直在展望人类登陆火星的前景,从我个人的经验来看,从20世纪90年代开始,可能一直追溯到冯布劳恩时代但我认为最终前景是真实的,而对MOXIE的投资就是证据。也许不会等到15年,但即使到了68岁,我也希望能活着看到它。虽然我们可能不使用本地资源就能完成任务,但这将是一个相当简单的任务。因此,我非常有信心,“在陆地上生活”将与人类的第一个任务紧密相连。

MOXIE组件,包括SOXE和cryocooler
MOXIE的组成部分(图片来源:美国宇航局)

技术简介:你能在4月20日和你的反应中通过测试吗?

迈克尔赫赫特:就像我们在火星上所做的一切,我们一直在培训和练习和练习和排练和测试并模拟很长一段时间。自2月18日登陆以来,我们已经测试了每一个Moxie功能和子系统,除了将它放在一起制作氧气,所以我们非常有信心,但仍然焦虑。

最重要的消息应该是美国东部时间周二晚上9点36分,我们中可能有50多人,从运营团队到毅力管理公司,到这个项目的朋友和校友,几乎都聚集在一个勇敢的研究生玛雅·纳斯尔周围,他的工作是在接收到数据的时候打开数据,并带我们浏览图表和结果。

9:36来了又走了,然后是10:00,然后是10:30,仍然没有数据。

有疯狂的电话一直呼唤项目经理试图弄清楚发生了什么,但我们都有,但在夜晚放弃了,没有警告,它开始在11:00左右开始流动。一个绘图后,另一个绘图显示性能如此完美,很难从模拟中讲述数据。我们感觉如何?嗯,我们可能一直在火星上制作氧气,但它觉得我们都在地球上拍了它!

技术简介:关于实用性的一些问题:您是否设想在一件中发送单吨版本?创造大量的氧气有多大?

迈克尔赫赫特当前位置大多数去火星的架构都有一个特点,即在宇航员实际发射前18-20个月就将所有必需的东西预先部署好。1吨重的MOXIE将是其中的一部分,但真正关键的部分是25-30千瓦的动力系统,它将为MOXIE和宇航员到达时的生命维持系统提供动力。

其他关键部件将是栖息地、启动宇航员回家之旅的上升飞行器(带一个空氧气罐),以及让他们四处旅行的飞行器。MOXIE的主要工作将是为上升火箭填满氧气罐,但其中一些氧气也将用于补充机组人员的补给。

经过2小时的预热时,Moxie以每小时6克的速度开始生产氧气。运行期间的速率减少了两次(标记为“当前扫描”),以评估仪器的状态。经过一小时的操作,所产生的总氧约约5.4克,足以保持宇航员健康约10分钟的正常活动。(图片信用:麻省理工学院干草堆天文台)

技术简介那么你怎么把这么大的东西加热到800摄氏度呢?你设想如何储存大量的氧气?这种技术在地球上有过如此大规模的试验吗?

迈克尔赫赫特事实上,加热这么大的东西要容易得多:你只需要把整个东西放到烤箱里,均匀地加热就行了。地球上已经建立了这么大的系统,事实上,Bloom Energy经营着一家大型固体氧化物燃料电池工厂它的温度甚至比MOXIE还要高。固体氧化物燃料电池和电解系统是非常相似的技术。

技术简介:产地来源证2在大气中被自然过程所取代?如何处理一氧化碳的排放?这会对火星大气产生什么影响?

迈克尔赫赫特:我们一直在地球上生产一氧化碳 - 诀窍是不要让它在地下积累!它最终将恢复到二氧化碳上,对大气没有影响。但甚至比在火星上释放它即可将其存储为燃料。对于火箭来说,这对足够燃料并不是一个很好的燃料,但表面车辆甚至是“跳跃者”就会很好,这将跳跃在火箭喷射器上长距离。

技术简介:风化层可以用作氧气的来源吗?MOXIE的设计是为了同时从风化层和大气中获取氧气吗?

迈克尔赫赫特:在月球上,在没有气氛的情况下,概述是一种可能的氧气来源。萃取仍然可以是电化学的,但它将涉及熔化岩石。Mars提供更简单的选择。例如,有足够的水储存在极氧化性(通常百分比)中,可以通过加热,收集和通过电解分离成氢和氧气来提取它。或者可以从北极纬度的永久冻土中检索冰。和高氯酸盐,clo4.弥补了近1%的土壤也可能是能量和氧气的来源。

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