臺北市立天文科學教育館

在火星上進行的一項實驗證實從稀薄的火星大氣中提取可呼吸的氧氣是可行的。MOXIE（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment）安裝於毅力號火星探測車的腹部，透過電解的過程將火星上的二氧化碳分解為一氧化碳和氧氣，以產生少量但穩定的氧氣供應。

圖說：MOXIE於2019年被放入毅力號的底盤，任務期間共16次從火星大氣中提取氧氣。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

MOXIE在第16次也是最後一次產生氧氣後，它的運行即將結束，事實證明從火星大氣中提取氧氣是可行的。這些氧氣可以為未來的太空人提供可呼吸的空氣或火箭推進劑，這將對人類最初的火星探索活動至關重要。自2021年2月毅力號登陸火星以來，地球上的控制人員向MOXIE發送命令，以了解它在不同火星條件下的運行情況。而經過16次的運行，MOXIE共產生了122克氧氣，這大約足以讓一隻小狗呼吸10個小時，或一個人呼吸4個小時。

MOXIE製氧過程先透過過濾器吸入火星空氣並將其淨化，淨化後的空氣被壓縮、加熱，然後通過固體氧化物電解器（SOXE），電解槽將二氧化碳分解成一氧化碳和氧離子。一氧化碳被釋放回火星大氣中，而氧離子則重新結合成氧分子，測量氧氣的數量和純度之後，再釋放至大氣中。每次運行需要幾個小時，經過幾個小時的預熱後，MOXIE在每次實驗中收集氧氣1小時，然後關閉電源。在這一小時的運行中，預期MOXIE可產出10克的氧氣，大約可提供一名太空人20分鐘的呼吸量，但實際上能生產多少，則不一定。在8月7日第16次運行中，MOXIE提取了約9.8克氧氣，非常接近其目標，這表示儘管火星大氣稀薄，但仍可以產生氧氣，從而減少需要從地球運送的貨物量。

在火星上生活一年太空團隊的呼吸需求和為太空船提供動力所需的液體推進劑，約需500噸的氧氣，在人類嘗試在這顆紅色星球上長期停留之前，還有許多問題需要測試和解決，氧氣只是其中之一。研究人員表示仍需決定哪些事情需要在火星上進行驗證，這份清單上將會有許多技術，但很高興MOXIE排在第一位。有關MOXIE前7次運行的論文，於去年發表於《Science Advances》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：Science alert