人類有著與生俱來的對于擴(kuò)張和探索的渴望，但當(dāng)涉及到太空時(shí)，可不止是登陸到另一顆星球并在上面定居那么簡單。太陽系中的衛(wèi)星和行星對于生命來說是很致命的，至少對我們?nèi)祟愂沁@樣。因此如果我們真的想要在異星上生存，就必須學(xué)會(huì)如何讓其環(huán)境變得對我們更有利，這也是NASA一直致力于攻克的事情。

今天就讓我們近距離了解NASA是如何為了全人類而改造火星的。你想知道問題的終極答案嗎？你一直懷揣著一顆好奇的心嗎？別忘了開啟提醒來獲取更多的一手資訊！人類是在地球上不斷進(jìn)化至今，因此我們需要類似地球的條件才能得以生存。不幸的是，地球是我們太陽系中的一個(gè)特例，是唯一一顆適合我們居住的星球。從理論上來說，火星是離地球最近的行星。但目前在沒有防護(hù)措施的情況下，我們會(huì)在火星地表瞬間掛掉。

如果我們想進(jìn)一步探索群星，不論是火星還是其他地方，我們有兩個(gè)選擇：建立具有獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng)的棲息地，或者是改造衛(wèi)星和行星使其更適合人類居住。我們已經(jīng)嘗試在月球建立基地，但生活在這樣的人工棲息地有很大的潛在危險(xiǎn)。一個(gè)構(gòu)造合理的基地必須能夠承受惡劣的環(huán)境，因?yàn)橐坏┢渖С窒到y(tǒng)發(fā)生故障便會(huì)釀造悲劇?？紤]到這一點(diǎn)，長期的目標(biāo)便是環(huán)境改造，將危險(xiǎn)的環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合人類居住的環(huán)境。

這是個(gè)好主意，但卻很難做到。改造火星面臨的其中一些挑戰(zhàn)便是其低重力，不可呼吸的大氣，缺乏食物，有毒土壤，溫度等等。這些都是最終需要解決的問題。能夠在異星上持續(xù)生存的最重要因素之一就是利用行星本身的資源，這一過程被稱為原位資源利用（或ISRU）。即便我們設(shè)法在月球上建立了一個(gè)基地，宇航員也不能僅僅依靠從地球上運(yùn)輸來的物資。他們需要有能夠自己生產(chǎn)空氣，食物，水等資源的能力。對于火星來說也是如此。環(huán)境改造這一方法是為了創(chuàng)造出一個(gè)可以肆意地散步于新鮮空氣之中，不依賴于外界，而是自給自足。

美國國家航空航天局（NASA）和其他機(jī)構(gòu)將嘗試從月球的冰沉積物中獲取燃料。但是，這在火星上就是另一回事了。即使是火星與地球最近的距離，也達(dá)到了地月距離的200倍。要使一個(gè)星球宜居，氧氣是最為關(guān)鍵的因素，因?yàn)闆]有氧氣，我們很快就會(huì)窒息。事實(shí)上，NASA已經(jīng)開始在火星上制造氧氣。2021年2月18日，一輛名為“毅力號(hào)”的火星車在火星著陸，其目的是搜尋火星的土壤和巖石中是否有古生命存在的跡象，并采集相關(guān)樣本。但是，其設(shè)備中有一臺(tái)叫MOXIE的機(jī)器，MOXIE代表火星氧氣原位資源利用實(shí)驗(yàn)（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment）。

2021年4月，NASA宣布，MOXIE（首次）實(shí)驗(yàn)獲得成功，將火星上少量富含二氧化碳的大氣轉(zhuǎn)化為氧氣。之后，科學(xué)家們在2021年中又利用這臺(tái)機(jī)器進(jìn)行了七次實(shí)驗(yàn)，均成功在各種惡劣條件下制造出了氧氣。事實(shí)證明，MOXIE在不同氣候條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行，在不同季節(jié)、溫度、壓強(qiáng)，以及一天中的任何時(shí)間，都能夠產(chǎn)出氧氣?？偟膩碚f，MOXIE平均每小時(shí)能生產(chǎn)6克氧氣，相當(dāng)于地球上一棵小樹的制氧速度。在火星上生產(chǎn)氧氣將是制造燃料的關(guān)鍵，只有充足的氧氣才能保證宇航員順利返航。

例如，如果使用氧氣-甲烷推進(jìn)系統(tǒng)，人們在火星上需要約31噸氧氣才能實(shí)現(xiàn)升空。一般來說，如果不開采水資源，在火星上通常很難獲取到氧氣，但火星大氣的二氧化碳含量達(dá)96%，如今我們可以通過MOXIE將其轉(zhuǎn)化為氧氣。MOXIE首先通過過濾器吸入火星空氣，過濾掉灰塵，然后將空氣加壓，并加熱到800攝氏度（1472華氏度），再將其送入固體氧化物電解槽，氣體在鎳陰極被分解為氧離子和一氧化碳，然后氧離子在陽極又重新結(jié)合成氧氣。最后，MOXIE會(huì)測量氧氣生成量和純度，然后將其釋放回空氣中。

盡管這個(gè)這個(gè)機(jī)器很小且只能制備少量的氧氣，但是這只是其在測試階段的結(jié)果。MOXIE（Mars OXygen In situ resource utilization Experiment 火星氧氣就地資源利用實(shí)驗(yàn)）的第一個(gè)模型和汽車電池一般大，但是在未來，它的體型將增大100倍。研究人員已經(jīng)在嘗試將MOXIE放大到冰箱大小，以便其在不久的將來制備相當(dāng)于幾百棵樹所能產(chǎn)生的氧氣。這樣一來，Moxie的產(chǎn)能將從每小時(shí)6克提升到到每小時(shí)3千克或更多。

總的來說，這些發(fā)電機(jī)的靈感來源于地球上的樹木。它的目的旨在于模仿樹的光合作用，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣。最終，在未來，火星上可以擁有一整片可以制造氧氣，逐漸將火星的環(huán)境地球化，且提供燃料的“電子樹林”。這非比尋常的“樹”已經(jīng)投入使用。這次任務(wù)的成功不容小覷，因?yàn)檫@是人類歷史上首次嘗試?yán)闷渌乔虻脑隙且蕾嚨厍虻墓┙o。

正如MOXIE的副首席研究員，Jeffrey Hoffman所說：“這是第一次真正意義上使用其他行星表面的原料，并且將它們化學(xué)轉(zhuǎn)化成對人類航天任務(wù)有用的物質(zhì)?！爱?dāng)然，MOXIE的成功并不意味著它可以輕松的發(fā)展。擴(kuò)大能源制造的主要問題在于功率和燃料。

目前，MOXIE制造8克的氧氣需要消耗300瓦的能量。這并不是一個(gè)好的比例，它的功率僅僅只有10%，而只有接近90%的效率才是可行的。為了可靠地運(yùn)行更大的設(shè)備，科學(xué)家們可能需要使用核能。但是好消息是，NASA已經(jīng)在毅力號(hào)火星探測器（Perseverance rover）上使用了核能。 毅力號(hào)火星探測器利用钚的放射性衰變產(chǎn)生的熱量來制造燃料。

這種方式被稱為“多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器”（Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator）。在理想的情況下，在未來，科學(xué)家們將需要制造可以制造10千瓦能量的核能發(fā)電機(jī)。目前NASA正在對此進(jìn)行專門的研究。盡管MOXIE是唯一的在火星上制造氧氣的機(jī)器，它的制造公司已經(jīng)在地球上測試了比它大100倍的后續(xù)產(chǎn)品。

Fy：Weber，十七，rinn