火星探索技術里程碑加一，MOXIE 儀器首度在火星成功製氧

前幾天，機智號微型直升機在火星地表順利展開首飛、創下人類航太技術里程碑，但其實 NASA 這趟任務準備的實驗可不只一個。毅力號火星車身上 7 項科學儀器之一「火星氧氣 ISRU 實驗儀」（MOXIE），近日也成功在火星製備氧氣創下歷史性成就，為將來在地燃料補充設備打下基石。

自今年 2 月登陸火星耶澤羅撞擊坑以來，NASA 最新型火星車毅力號（Perseverance）已發回不少捷報，先是原本鎖在火星車身上的機智號微型直升機順利脫離、獨自度過火星寒冷的夜晚、通過一系列測試、最終順利展開首飛，再到毅力號的火星氧氣 ISRU 實驗儀（MOXIE）現在也成功從火星稀薄的大氣產生少量氧氣。

二氧化碳是構成火星大氣約 95% 的氣體，氧氣僅含 0.13%，若將來人類要駐紮火星出任務，勢必得嘗試從火星大氣盡力汲取氧氣，甚至連返程火箭燃料最好都取之當地，畢竟要從火星帶回 4 名太空人的話需準備 7 公噸燃料和 25 公噸氧化劑，而比起氫氣和甲烷等燃料，氧氣重多了，要將大量氧氣從地球送到火星的成本過於高昂，因此 NASA 最希望能直接在火星製氧以供回程使用。

MOXIE 就是用於探索二氧化碳轉化技術的實驗科學儀器。大小與汽車電池相當，每次實驗都約持續生產 1 小時氧氣，如果順利運作，未來用來支持人類在火星執行任務的製氧機，必須比這台儀器大 100 倍。

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製氧方式與電解水過程類似。先從吸收二氧化碳開始，MOXIE 內部會壓縮並過濾二氧化碳以除去雜質，接著流過陶瓷表面以分離為氧氣和一氧化碳，最後一氧化碳排回大氣。MOXIE 運作後，團隊分析儀器收集的氧氣純度，初步結果表明所得幾乎是 100% 純氧，且在 1 小時內產生 5.4g 氧氣；而由於電源限制，最大產量約每小時 12g，和一棵大樹行光合作用的產量差不多。

MOXIE 首次嘗試便往正確方向邁進一步，讓我們更接近殖民火星任務的願景，科學家接下來要做的事，就是開發比 MOXIE 儀器大百倍的設備，這可能需要核子反應爐供電。