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“毅力”号首次在火星制氧

   2021-04-30 中国空分网佚名240
核心提示:据美国国家航空航天局(NASA)最新消息,“毅力”号火星探测器在火星上再创佳绩,首次成功
    据美国国家航空航天局(NASA)最新消息,“毅力”号火星探测器在火星上再创佳绩,首次成功地从火星大气中产生了5.4克氧气,这为宇航员未来探索“红色星球”铺平了道路。


    在火星上制取和储存氧气意义重大,不仅可以为火箭提供推进剂,还能用于宇航员呼吸。

    据NASA介绍称,这是靠“毅力”号火星探测器的一个名为MOXIE的装置实现的。该探测器上搭载了一种实验仪器,称为“火星氧气原位资源利用实验仪”,即MOXIE。该装置只有烤面包机大小,但可以将气体加热到大约1470华氏度,从而把氧气从二氧化碳中分离出来。

    火星拥有稀薄大气,大气密度约为地球的1%,主要成分是二氧化碳,含量高达96%。MOXIE的工作原理是将氧原子从二氧化碳中分离出来,生成氧气和一氧化碳,前者被保留存储,后者则作为废气排放。这一转换过程需要在大约800℃的高温环境下进行,因此MOXIE采用了耐高温材料制作。另外,MOXIE外部还镀了一层金,用以反射红外热量,防止毅力号其他部件受损。

    4月20日是MOXIE第一次进行制取氧气试验,制取了5.4克氧气,相当于一名宇航员呼吸10分钟的耗氧量。MOXIE在设计上每小时可产生10克氧气。

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    按NASA的计划,在接下来的1个火星年(约2个地球年)里,MOXIE将至少再进行9次氧气制取试验这些试验可分为三个阶段——第一阶段:检测和展现仪器功能;第二阶段:在不同大气条件下运行仪器,比如在不同日期和季节;第三阶段:突破极限,尝试新的操作模式,在三种乃至更多的温度下运行仪器,以作对照。

    对于人类登陆火星而言,氧气是至关重要的。

    首先,火箭飞离火星需要大量氧气作为助燃剂。比如,在未来的载人登陆火星任务中,让四名宇航员离开火星表面大约需要7吨燃料和25吨氧气。将25吨氧气从地球运至火星是个巨大的挑战,因此得想办法实现原位资源利用。MOXIE的技术将应用于火星大规模制取氧气,未来将向火星运送一台质量高达1吨的氧气转换器,这比直接从地球运输氧气到火星要经济实用得多。

    相比之下,宇航员在火星上呼吸所用的氧气就显得小巫见大巫了。四名宇航员在火星上待一年,1吨氧气差不多就够了。

    “毅力”号上装配了7大科学载荷——桅杆相机(Mastcam-Z)、火星环境动力学分析仪(MEDA)、火星氧气原位资源利用实验仪(MOXIE)、行星X射线岩石化学仪(PIXL)、火星地下实验雷达成像仪(RIMFAX)、扫描宜居环境拉曼光谱仪(SHERLOC)、超级相机(SuperCam)。

    “毅力”号是史上最贵火星车,外加机智号火星直升机,项目总耗资将近30亿美金。其中,“毅力”号的建造与发射花费约24亿美金,“毅力”号主任务阶段运营费用约3亿美金;机智号的建造花费约8000万美金,机智号运营费用约500万美金。

    “毅力”号上火星最关键的一个目标是研究天体生物学,搜寻火星远古生命迹象。于此同时,还会深入探测火星地质与气候、采集并储存样品供未来的火星任务带回地球,以及为人类登陆火星做铺垫。
 
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