【於慶中/綜合報導】火星是太陽系內除地球外,最可能供已知生命體存活的行星,多年來科學家致力於研究如何改善火星表面的生存環境,為人類移民火星的未來鋪路。經過多年的試驗與準備,美國國家航空暨太空總署(NASA)日前正式宣布,已成功由火星稀薄大氣層中的二氧化碳生成了已知生命體生存必須的氧氣。
綜合《CNN》、NASA官方網站與新聞資料,2020年7月NASA將毅力號火星探測器(Perseverance)發射升空, 2021年2月18日成功登陸火星表面,展開為期2年餘的火星探測與樣本採集任務。在毅力號的底盤上,科學家安裝了一台名為MOXIE(火星氧氣原位資源利用實驗儀)的儀器,盼能替未來的火星探險者測試一種從火星稀薄的大氣層中生成氧氣,供應基本的呼吸與燃燒燃料的方法。
MOXIE是一台如微波爐大小的儀器,重約17.1公斤,每小時最多可產生約12公克、純度為98%的氧氣,自從毅力號順利登陸火星迄今,MOXIE在整個火星年(火星繞行太陽公轉一圈的時間,約為地球時間的2年)的各種條件下,成功從火星大氣層中的二氧化碳生成氧氣16次,總計生產了122公克氧氣,可供1隻小狗呼吸10小時,或1名太空人呼吸3小時。
火星雖有大氣層,但與地球相較稀薄很多,平均地表氣壓只有6百帕(Pa),僅是地球表面氣壓的0.6%,和距離地表35公里高處的氣壓相當。但火星的大氣中有高達95%是二氧化碳,其次為氬與氮,氧氣濃度僅有0.19%,這表示絕大多數的已知生命體無法在火星上生存。MOXIE首席副研究員霍夫曼(Jeff Hoffman)表示:「為了支持人類登陸火星的任務,我們必須從地球帶來很多東西,如電腦、太空裝甚至供居住的設施。但是氧氣呢?如果能在當地產出氧氣,我們就毫無一律取得領先了」。
NASA指出,此次送上火星的MOXIE「憑空」製造氧氣的產能,與一棵中等大小的樹木相當,但要在火星表面建立基地,至少需要25至30噸的氧氣才能供應幾位太空人生存。由於毅力號探測器只能提供MOXIE約100瓦的電力,要製造出這麼多的氧氣需要一座2.5至3萬瓦的發電裝置,現階段的MOXIE還只能被視為日後興建「Big MOXIE」的技術演練。
NASA副行政長官梅爾羅伊(Pamela Melroy)表示,MOXIE每小時最多可產生12公克純度高於98%的氧氣,已經是研究人員預期的2倍,「MOXIE的性能令人印象深刻,也證實從火星大氣中提取氧氣是可行的,這些氧氣可以提供未來的太空人呼吸,或充當火箭的燃料」。NASA的科學家將持續拓展MOXIE的技術,目標就是建立一個更大、更先進的穩定系統,其中包括氧氣生產,以及液化與儲存其產生氧氣的方法。