今天有一個(gè)令人振奮的消息，“毅力”號的一臺叫做“MOXIE”的設(shè)備在火星上嘗試產(chǎn)生氧氣，成功從火星的大氣中提取出了5克氧，大約可以供一個(gè)成年人呼吸10分鐘！
火星上的大氣都是二氧化碳，它是怎么提取出氧氣的？
火星是距離地球最近的行星？其實(shí)金星才是，火星要稍微遠(yuǎn)那么一丟丟，但金星實(shí)在是太熱了，表面溫度高達(dá)460攝氏度以上，所以處在太陽系冷邊緣，和地球非常相似的火星就進(jìn)入了全球航天大國的視野！
火星直徑6,779千米，大約是地球的一半，半長軸約2.28億千米，是日地距離的1.5倍左右，火星自轉(zhuǎn)一周24.6229小時(shí)，幾乎和地球一天差不多，當(dāng)然最關(guān)鍵的有兩點(diǎn)：
火星上有大量的水資源
火星有一個(gè)大氣層
火星的南北極極冠有大量的水冰，還有火星的地下，有遠(yuǎn)古時(shí)期滲入后被密封在內(nèi)部的大量液態(tài)水，比如歐洲航天局發(fā)現(xiàn)的火星南極附近地下的液態(tài)鹽水湖。
比較可惜的是火星的大氣層和地球差得有點(diǎn)遠(yuǎn)，地球大氣中有21%的氧氣，而火星卻幾乎都是二氧化碳，而且還非常稀薄，因此這次“毅力號”攜帶的火星直升機(jī)專門為了稀薄大氣中飛行而設(shè)計(jì)，據(jù)說價(jià)值8500萬美元，這個(gè)鞋盒般大小的直升機(jī)變地球上的飛機(jī)還要貴！
“MOXIE”如何將二氧化碳變成氧氣？
氧氣和碳結(jié)合生成二氧化碳的過程很簡單，可以通過燃燒等化學(xué)反應(yīng)，也可以通過生物體的呼吸過程，二氧化碳倒過來變成氧氣，除了綠色植物的光合作用以外，當(dāng)然也有化學(xué)過程，那么“MOXIE”的原理又是怎樣的呢？
“MOXIE”的大小和一個(gè)汽車電池差不多，在地球重約17.1公斤（火星重量約6.41公斤），功率為300W，制氧量月10克/小時(shí)。
它被安裝在毅力號右前側(cè)位置，工作時(shí)首先將火星大氣吸入二氧化碳，然后通過渦輪機(jī)壓縮至1個(gè)大氣壓，然后將經(jīng)過壓縮的大氣送入固體氧化物電解器（SOXE），在電池內(nèi)部陰極進(jìn)行電化學(xué)裂解，以在陽極產(chǎn)生純O 2，這個(gè)過程等效于反向運(yùn)行燃料電池。
工作模塊與流程
這臺固體氧化物電池在800°C下運(yùn)行，需要復(fù)雜的隔熱系統(tǒng)，包括輸入其他的預(yù)熱以及廢氣的冷卻，還有氧氣純度的控制等，另外還要基于流速測得轉(zhuǎn)化率，優(yōu)化控制已達(dá)到火星大氣壓下的最高效率。
已經(jīng)安裝在“毅力號”上的“MOXIE”
這臺有麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)設(shè)備造價(jià)不菲，估計(jì)至少百萬美元，再加上億萬里迢迢送到火星，那價(jià)值何止千萬！有俄羅斯網(wǎng)友看不下去了，直接在NASA慶賀的社交媒體上留言，難道你們就不知道有一種叫做電解水制氧的方法嗎？
火星既然有那么多水資源，怎么就不能用電解水這種連中學(xué)生都知道的方法呢？而且只要兩根玻璃管，一桶水再加一個(gè)電池即可實(shí)現(xiàn)，這成本簡直就是白菜價(jià)！
電解一升水大約需要4.4度電，按效率按80%計(jì)算，大約需要5.5度電，能得到888克氧氣，按5克氧氣供呼吸10分鐘算，這888克可以呼吸大約1777分鐘，大約29.6小時(shí)，當(dāng)然這需要耗電，那么從哪里來呢？
在火星上取得電能并不麻煩，每天都是大晴天，除了偶爾的沙塵暴，天天可以制氧，只是火星的太陽輻射強(qiáng)度只有地球的一半，也就是太陽能電池需要加倍布置，當(dāng)然這完全不是問題，總比NASA請麻省理工設(shè)計(jì)一臺超級豪華型要省事得多。
當(dāng)然它的好處是可以從大氣中提取氧氣，畢竟火星并非到處都有水，只有火星南北極以及特定的某些地方才可能有水，如果NASA的制氧成本低，那么未來可以在任何緯度大量制氧，建立基地選址的靈活性立馬上升。
火星生產(chǎn)出氧氣，人類什么時(shí)候可以移民火星？
馬斯克曾經(jīng)豪言壯語，2050年前將百萬人送到火星建立殖民地，當(dāng)然大家都知道這就是喊喊口號，只要在2050年前完成載人火星登陸，差不多就是一件非常了不起的事情了！
因?yàn)轳R斯克的計(jì)劃是不僅要登陸火星，而且還要在火星上利用大氣層中的二氧化碳制造甲烷和氧氣，從火星加油再飛回來，這有多難？幾乎相當(dāng)于在火星上建立一個(gè)燃料工廠，需要制造出至少上百噸燃料，這是個(gè)相當(dāng)冒險(xiǎn)的計(jì)劃，所以才有人稱馬斯克即使能將宇航員送到火星，也不過是單程票！
從地球前往火星，技術(shù)上并沒有特別大的難題，畢竟那么多探測器已經(jīng)成功登陸火星，但最大的問題也是因?yàn)槿耍蜔o人能探測器不一樣，人是需要吃喝拉撒的，需要維保系統(tǒng)，會產(chǎn)生一系列的心理問題，還有時(shí)效問題，比如必須在補(bǔ)給和氧氣耗盡前完成任務(wù)返回地球，當(dāng)然更重要的是載人計(jì)劃一旦失敗，這個(gè)社會后果是相當(dāng)嚴(yán)重的。
因?yàn)榍巴鹦呛臅r(shí)至少半年，而且回來至少也得在2年之后了（因?yàn)榛鹦?年才和地球靠近一次），所以這來回一年，火星上至少煎熬一年，絕不是載人登月那樣幾天就可以來回，因此這個(gè)難度可想而知的！
