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成功从CO₂分离出氧气，NASA要在火星建造制氧工厂

人类移居火星目标又迈进一大步。美国太空总署 （NASA） 2021 年发射的毅力号火星车有搭载一个装置，成功将火星稀薄的空气转为氧气，经过十几次运转产生的氧气够小狗呼吸 10 小时。科学家下一步是扩大成制造氧气和火箭燃料的技术，最终目标是火星建设制氧工厂。

火星大气 95% 由二氧化碳和 3% 氮气组成，只有微量氧气。NASA 一直在测试就地资源利用的可能性，2021 年让麻省理工学院设计的大小如烤面包机设备 MOXIE，跟着毅力号火星车前往火星，看看是否能制造氧气。

该设备每次运作 1 小时，测试仪器是否可在整个火星年不同大气条件下运作，包括夜间和白天温度变化超过 100℃ 时产生氧气。二氧化碳为一个碳原子和两个氧原子，MOXIE 工作原理是利用电化学过程分离出氧分子并排放一氧化碳废物，当气体流过仪器时，系统会分析氧气纯度和数量。由于制氧过程会消耗大量电力，且需要 800℃ 高温运转，科学家使用金涂层和气凝胶等耐热材料制造，防止热量散发并破坏设备。

结果比研究人员预期成功，2.5 年内产生 122 公克氧气，足够让一只小狗活十小时。NASA 称，最大生产程度每小时可产生 12 公克氧气，是预估两倍，纯度 98% 以上。证明设备可行性后，下步计划是扩大规模，建立更大更先进系统，包括氧气产生器，以及液化和储存氧气的方法。

NASA 最终目标是有一天产生足够氧气供人类呼吸，并为火星返回的火箭提供燃料。研究人员估计，若目标是两年半后第一批人类上火星，为了满足从火星返回地球时需要的火箭燃料，氧气产生速度必须为每小时 2~3 公斤，目前 MOXIE 速度为每小时 6~8 公克，所以系统得比 MOXIE 大几百倍。氧气还必须液化才能当成火箭推进剂，目前 MOXIE 无法做到这点。

扩大规模过程还有许多问题待解决，现在仪器一次只能运转 1 小时，理想系统是自动模式连续生产 25~30 吨氧气，连续运作 1 万小时。科学家还要观察仪器长期处在火星恶劣气候是否老化退化。氧气制造工厂需要消耗大量电力，科学家表示，NASA Kilopower 裂变反应堆可能是解决方案。制氧工厂还必须高度可靠且有自动能力，毕竟火星气候变化很大，全尺寸 MOXIE 系统要连续运行，必须能自动调整以适应火星大气。