當第一批宇航員登陸火星時，他們可能要感謝一個微波爐大小的設備的後代為他們提供了呼吸的空氣和回家的火箭推進劑。這個名為MOXIE（火星氧氣就地資源利用實驗）的裝置已經在美國宇航局的”毅力”號漫遊車上第16次、也是最後一次產生氧氣。該儀器的成功遠遠超出了麻省理工學院（MIT）創造者的預期，其運行即將結束。

這幅藝術家的概念圖描繪了火星上的宇航員和人類居住地。美國國家航空航天局（NASA）的”毅力”號漫遊車搭載了多項技術，這些技術可以讓人類更安全、更容易地探索火星。其中之一就是MOXIE（火星氧氣就地資源利用實驗），這是一種在火星上成功產生氧氣的裝置。資料來源：美國國家航空航天局

該儀器與”毅力”號漫遊車一起，被證明是宇航員在火星上製造氧氣用於燃料和呼吸的可行技術。

“MOXIE令人印象深刻的表現表明，從火星大氣中提取氧氣是可行的–氧氣可以幫助為未來的宇航員提供可呼吸的空氣或火箭推進劑，”NASA副局長帕姆-梅爾羅伊（Pam Melroy）說。”開發能讓我們利用月球和火星資源的技術，對於建立長期的月球存在、創造強大的月球經濟以及讓我們支持人類對火星的初步探索活動至關重要。

2019年，MOXIE（火星氧原地資源利用實驗）被放入NASA”毅力號”的底盤。在這次任務中，MOXIE 從火星大氣中提取了16 次氧氣，測試了一種未來宇航員可以製造火箭推進劑的方法，這種推進劑將把宇航員送回地球。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

自”毅力號”於2021 年登陸火星以來，MOXIE 共產生了122 克氧氣–大約相當於一隻小狗10 小時的呼吸量。在最高效的情況下，MOXIE 能夠每小時產生12 克氧氣–是NASA 最初為該儀器設定的目標的兩倍–純度達到98% 或更高。

在8 月7 日的第16 次運行中，該儀器生產了9.8 克氧氣。MOXIE成功地完成了所有技術要求，並在火星一整年的各種條件下運行，使儀器開發人員學到了大量技術知識。

未來探索的創新技術

美國宇航局華盛頓總部空間技術任務局（STMD）技術示範主任特魯迪-科特斯（Trudy Kortes）說：”我們很榮幸能夠支持像MOXIE這樣的突破性技術，它可以將本地資源轉化為未來探索任務的有用產品。”通過在真實世界條件下證明這項技術，我們離宇航員在紅色星球上’離地生活’的未來又近了一步”。

MOXIE通過電化學過程產生分子氧，從火星稀薄的大氣層中泵入的每個二氧化碳分子中分離出一個氧原子。當這些氣體流經該系統時，會對它們進行分析，以檢查所產生氧氣的純度和數量。

火星資源利用的先驅

雖然”毅力”號的許多實驗都是為了實現任務的主要科學目標，但MOXIE的重點卻是未來的人類探索。MOXIE首次展示了人類可以用來在紅色星球上生存和離開的技術。氧氣生產系統可以以各種方式幫助未來的任務，但其中最重要的是作為火箭推進劑的來源，這將需要大量的工業用推進劑來發射火箭與宇航員一起返回家園。

未來的宇航員無需攜帶大量氧氣前往火星，他們可以利用在火星表面找到的材料在火星上生存。這一概念被稱為”原地資源利用”（ISRU），它已發展成為一個不斷擴大的研究領域。

該儀器的首席研究員、麻省理工學院的邁克爾-赫克特（Michael Hecht）說：”MOXIE顯然對ISRU界起到了激勵作用。它表明美國國家航空航天局願意為這類未來技術投資。它已經成為影響令人興奮的太空資源產業的一面旗幟”。

在這張藝術效果圖中，NASA 的毅力號漫遊車搭載了一個名為MOXIE 的裝置。它在火星上有效地製造了氧氣，為未來宇航員利用火星資源生存和旅行鋪平了道路。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

未來的重點

下一步不是製造MOXIE 2.0，儘管赫希特和他的團隊已經學到了很多關於如何設計更高效版本儀器的知識。相反，下一步將是創建一個完整的系統，其中包括像MOXIE 一樣的氧氣發生器，以及液化和儲存氧氣的方法。

但更重要的是，Hecht 希望看到其他技術也能在火星上大顯身手。”我們必須決定哪些東西需要在火星上驗證，”Hecht 說。”我認為有很多技術都在這個名單上；我很高興MOXIE是第一個。”

火星氧氣ISRU實驗（MOXIE）是一項探索技術研究，它將利用火星大氣中的二氧化碳生產氧氣。資料來源：美國國家航空航天局

關於任務的更多信息

毅力號”火星任務的一個關鍵目標是天體生物學，包括尋找遠古微生物生命的跡象。漫遊車將描述火星地質和過去氣候的特徵，為人類探索紅色星球鋪平道路，並成為第一個收集和儲存火星岩石和碎屑（碎石和塵埃）的任務。

美國國家航空航天局（NASA）隨後的任務將與歐洲航天局（ESA）合作，向火星發送航天器，從火星表面收集這些密封樣本，並將其送回地球進行深入分析。

“火星2020毅力號”任務是NASA從月球到火星探索方法的一部分，該方法包括Artemis月球任務，這將有助於為人類探索紅色星球做好準備。

美國國家航空航天局的噴氣推進實驗室由位於加利福尼亞州帕薩迪納的加州理工學院代為管理，負責建造和管理”毅力號”漫遊車的運行。

噴氣推進實驗室為STMD 的技術示範任務計劃管理MOXIE 項目。MOXIE項目還得到了美國宇航局探索系統開發任務局和科學任務局的支持。