毅力号第一次从火星大气中提取氧气

©NASA

Moxie.

仍然是持久性的“第一款”名单,NASA在火星曲面上最新的六轮机器人,包括将一些红色的星球薄,富含二氧化碳的大气层转化为氧气。

“毅力”号上的一个烤面包机大小的实验仪器“火星氧气原位资源利用实验”(MOXIE)完成了任务。该测试于4月20日进行,这是自该任务于2月18日登陆火星以来的第60个火星日。

虽然技术示范刚刚开始,但它可以为科幻小说铺平道路,成为科学事实 - 在火星上隔离和储存氧气,以帮助电力火箭可以从地球表面上升空宇航员。这些设备也可能有一天为宇航员本身提供透气空气。Moxie是一个探索技术调查 - Mars环境动态分析仪(Meda)气象站,由美国宇航局的太空技术使命(STMD)和人力勘探和运营使命董事会赞助。

“这是在火星上将二氧化碳转化为氧气的关键的第一步,”STMD的副署长吉姆·罗伊特(Jim Reuter)说。“MOXIE还有更多的工作要做,但这项技术演示的结果充满了希望,因为我们朝着有一天在火星上看到人类的目标前进。”氧气不仅仅是我们呼吸的东西。火箭推进剂依赖于氧气,未来的探索者将依靠在火星上生产推进剂来完成回家之旅。”

MOXIE的首席研究员、麻省理工学院干草堆天文台的迈克尔·赫克特(Michael Hecht)说,对于火箭或宇航员来说,氧气是关键。

为了燃烧燃料,火箭必须有更多的氧气。在未来的任务中,让四名宇航员离开火星表面将需要大约15000磅(7吨)的火箭燃料和55000磅(25吨)的氧气。相比之下,在火星上生活和工作的宇航员呼吸所需的氧气要少得多。赫克特说:“在火星表面待一年的宇航员可能共用1吨的重量。”

将25吨氧气从地球运送到火星将是一项艰巨的任务。运输一个一吨重的氧气转化器——MOXIE的一个更大、更强大的后代,可以生产25吨的氧气转化器——将更加经济和实用。

火星的大气层96%是二氧化碳。MOXIE的工作原理是将氧原子从二氧化碳分子中分离出来,二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。一种废物,一氧化碳,被排放到火星的大气中。

转化过程需要高水平的热量以达到约1,470华氏度(800摄氏度)的温度。为了适应这一点,Moxie单元采用耐热材料制成。这些包括3D印刷的镍合金零件,其热量和冷却流过它的气体,以及有助于保持在热量的轻质气体。Moxie外面的薄金涂层反射红外线热量,使其远离向外辐射并潜在地损坏其他部分的毅力。

在第一次操作中,MOXIE的氧气产量相当适中——大约5克,相当于宇航员10分钟的呼吸氧气量。MOXIE可以每小时产生10克氧气。

该技术示范旨在确保仪器在地球上发射幸存下来,通过深层空间,近七个月的旅程,以及2月18日矛盾的矛盾。预计在一个过程中预计Moxie将在至少九次提取氧气至少9次火星年(地球上近两年)。

这些产氧过程将分为三个阶段。第一阶段将检查和描述仪器的功能,而第二阶段将在不同的大气条件下运行仪器,如不同的时间和季节。赫克特说,在第三阶段,“我们将挑战极限”——尝试新的操作模式,或引入“新的皱纹,例如我们将在三种或更多不同温度下进行操作比较。”

“Moxie不仅仅是第一个在另一个世界上生产氧气的乐器,”STMD技术演示总监Trudy Kortes说。这是它的第一项技术,它将有助于未来的任务“生活在土地上,”使用另一个世界环境的元素,也称为原位资源利用。

她说:“它是把你在地面上发现的这种物质风化层,通过加工厂加工成一个大型结构,或者是把二氧化碳——大气的大部分——转化为氧气。”“这个过程让我们可以把这些丰富的材料转化成有用的东西:推进剂、可呼吸的空气,或者与氢、水结合。”

更多的毅力

坚持不懈的火星使命的一个关键目标是天体学,包括寻找古代微生物生活的迹象。流浪者将表征全球的地质地质和过去的气候,为红色星球进行人体探索,并成为收集和缓存火星岩石和极岩(破碎的岩石和灰尘)的首次任务。

随后,美国宇航局将与欧洲航天局合作,向火星发射航天器,从火星表面收集这些密封样本,并将它们送回地球进行深入分析。

火星2020坚持不懈的使命是美国宇航局月球到火星勘探方法的一部分,其中包括艾蒿代表月球,这将有助于为人力勘探做好准备红星球。

NASA位于南加州的喷气推进实验室由加州帕萨迪纳的加州理工学院为NASA管理,该实验室建造并管理着“毅力”号火星车的运行。

有关毅力的更多信息:https://www.mars.nasa.gov/mars2020/2020/https://www.nasa.gov/perseverance

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