当第一批宇航员登陆火星时，他们可能要感谢一个微波炉大小的设备的后代为他们提供了呼吸的空气和回家的火箭推进剂。这个名为MOXIE（火星氧气就地资源利用实验）的装置已经在美国宇航局的"毅力"号漫游车上第16次、也是最后一次产生氧气。该仪器的成功远远超出了麻省理工学院（MIT）创造者的预期，其运行即将结束。
这幅艺术家的概念图描绘了火星上的宇航员和人类居住地。美国国家航空航天局（NASA）的"毅力"号漫游车搭载了多项技术，这些技术可以让人类更安全、更容易地探索火星。其中之一就是MOXIE（火星氧气就地资源利用实验），这是一种在火星上成功产生氧气的装置。资料来源：美国国家航空航天局
该仪器与"毅力"号漫游车一起，被证明是宇航员在火星上制造氧气用于燃料和呼吸的可行技术。
"MOXIE令人印象深刻的表现表明，从火星大气中提取氧气是可行的--氧气可以帮助为未来的宇航员提供可呼吸的空气或火箭推进剂，"NASA副局长帕姆-梅尔罗伊（Pam Melroy）说。"开发能让我们利用月球和火星资源的技术，对于建立长期的月球存在、创造强大的月球经济以及让我们支持人类对火星的初步探索活动至关重要。
2019年，MOXIE（火星氧原地资源利用实验）被放入NASA"毅力号"的底盘。在这次任务中，MOXIE 从火星大气中提取了 16 次氧气，测试了一种未来宇航员可以制造火箭推进剂的方法，这种推进剂将把宇航员送回地球。图片来源：NASA/JPL-Caltech
自"毅力号"于 2021 年登陆火星以来，MOXIE 共产生了 122 克氧气--大约相当于一只小狗 10 小时的呼吸量。在最高效的情况下，MOXIE 能够每小时产生 12 克氧气--是 NASA 最初为该仪器设定的目标的两倍--纯度达到 98% 或更高。
在 8 月 7 日的第 16 次运行中，该仪器生产了 9.8 克氧气。MOXIE成功地完成了所有技术要求，并在火星一整年的各种条件下运行，使仪器开发人员学到了大量技术知识。
未来探索的创新技术
美国宇航局华盛顿总部空间技术任务局（STMD）技术示范主任特鲁迪-科特斯（Trudy Kortes）说："我们很荣幸能够支持像MOXIE这样的突破性技术，它可以将本地资源转化为未来探索任务的有用产品。"通过在真实世界条件下证明这项技术，我们离宇航员在红色星球上'离地生活'的未来又近了一步"。
MOXIE通过电化学过程产生分子氧，从火星稀薄的大气层中泵入的每个二氧化碳分子中分离出一个氧原子。当这些气体流经该系统时，会对它们进行分析，以检查所产生氧气的纯度和数量。
火星资源利用的先驱
虽然"毅力"号的许多实验都是为了实现任务的主要科学目标，但MOXIE的重点却是未来的人类探索。MOXIE首次展示了人类可以用来在红色星球上生存和离开的技术。氧气生产系统可以以各种方式帮助未来的任务，但其中最重要的是作为火箭推进剂的来源，这将需要大量的工业用推进剂来发射火箭与宇航员一起返回家园。
未来的宇航员无需携带大量氧气前往火星，他们可以利用在火星表面找到的材料在火星上生存。这一概念被称为"原地资源利用"（ISRU），它已发展成为一个不断扩大的研究领域。
该仪器的首席研究员、麻省理工学院的迈克尔-赫克特（Michael Hecht）说："MOXIE显然对ISRU界起到了激励作用。它表明美国国家航空航天局愿意为这类未来技术投资。它已经成为影响令人兴奋的太空资源产业的一面旗帜"。
在这张艺术效果图中，NASA 的毅力号漫游车搭载了一个名为 MOXIE 的装置。它在火星上有效地制造了氧气，为未来宇航员利用火星资源生存和旅行铺平了道路。图片来源：NASA/JPL-Caltech
未来的重点
下一步不是制造 MOXIE 2.0，尽管赫希特和他的团队已经学到了很多关于如何设计更高效版本仪器的知识。相反，下一步将是创建一个完整的系统，其中包括像 MOXIE 一样的氧气发生器，以及液化和储存氧气的方法。
但更重要的是，Hecht 希望看到其他技术也能在火星上大显身手。"我们必须决定哪些东西需要在火星上验证，"Hecht 说。"我认为有很多技术都在这个名单上；我很高兴MOXIE是第一个。"
火星氧气ISRU实验（MOXIE）是一项探索技术研究，它将利用火星大气中的二氧化碳生产氧气。资料来源：美国国家航空航天局
关于任务的更多信息
毅力号"火星任务的一个关键目标是天体生物学，包括寻找远古微生物生命的迹象。漫游车将描述火星地质和过去气候的特征，为人类探索红色星球铺平道路，并成为第一个收集和储存火星岩石和碎屑（碎石和尘埃）的任务。
美国国家航空航天局（NASA）随后的任务将与欧洲航天局（ESA）合作，向火星发送航天器，从火星表面收集这些密封样本，并将其送回地球进行深入分析。
"火星2020毅力号"任务是NASA从月球到火星探索方法的一部分，该方法包括Artemis月球任务，这将有助于为人类探索红色星球做好准备。
美国国家航空航天局的喷气推进实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院代为管理，负责建造和管理"毅力号"漫游车的运行。
喷气推进实验室为 STMD 的技术示范任务计划管理 MOXIE 项目。MOXIE项目还得到了美国宇航局探索系统开发任务局和科学任务局的支持。
