美国宇航局的Moxie可以永远改变火星

一点多个月前，美国宇航局的坚持不懈的流动者在马尔迪人的表面上达到了大胆的着陆，现在已经被数百万看了（并重新装修）。但现在，真正的工作开始了。珀西深深地藏，是一种旨在吸入火星的乐器;富含二氧化碳的大气和呼气氧气。基本上，它是一个机械树 - 一个可以重塑人类在红色星球上的未来。

火星的气氛大约是地球密度的1％。如果我们有任何梦想的生活和在红色的星球上工作，我们需要产生和储存氧气。

“火星的使命最呼吸是什么？不是人民，“麻省理工学院大海捞身观测所研究管理副主任”Michael Hecht以及美国宇航局＆＃39; Moxie项目的原理调查员讲述了流行的力学。 “它＆＃39;那个将从火星带回家的火箭，这将让你离开这个星球。”

根据美国宇航局的估计，四人船员需要大量推进剂 - 约15,000磅的燃料和大约55,000磅的氧气 - 产生离开火星表面并回家所需的推力。从地球上拖出所有氧气都是麻烦。

这就是火星氧气原位资源利用实验或Moxie进来的地方。

Moxie大致大小的汽车电池的大小是NASA＆＃39;许多原位资源利用（ISRU）实验之一。从本质上讲，ISRU是原子能机构的家庭主义版本，实验探讨了未来的太空学校的方法，以从其他世界的资源生产出资。

“如果我们真的想下班，除了科学使命外，你真的需要开始思考生活的土地，”杰瑞桑德斯在休斯顿的NASA Johnson Space Center领导ISRU能力领导团队告诉流行的力学。

美国宇航局正在投资宝贵的时间和大量的钱 - 在艾灸的情况下大约5000万 - 制定策略，以创造在月球和火星上的自我维持定居点。

经过多年的工作，我们即将了解艾灸和其他实验，如它 - 可以真正的工作。

Moxie使用称为固体氧化物电解的方法。首先，管道过滤器和泵浦火星二氧化碳进入涡旋式压缩机，然后将其挤压为类似于我们在地球上的海平面所经历的压力。然后将压缩的二氧化碳送至10细胞固体氧化物电解堆。

＆＃34;这种电解系统真的是Moxie的核心，＆＃34; Asad Aboobaker是帕萨迪纳州NASA射流推进实验室的Moxie Collaborator和仪器系统工程师讲述了流行的力学。

堆叠由金属层和专用陶瓷电池层组成，当加热到高温时使用氧离子进行电。 ＆＃34;如果您有施加的电压，可以通过该陶瓷膜选择性地驱动氧离子，并将它们与其他一切分开，＆＃34;船人说。

Moxie是一个微调系统。二氧化碳进入。氧气和一氧化碳 - 一种无害的副产品，在这种情况下出来。如果电力过多，Hecht说系统可以产生碳，或烟灰，作为副产品而不是一氧化碳。另一方面，如果施加过低的电压，太多的二氧化碳可能会泛滥系统并开始氧化仪器。

目前，Moxie只是一个技术示范。 Hecht估计，Moxie将在未来几年内共营运10小时。每个仪器的两个小时实验将仅产生大约六到十克的氧气，或足以维持一只小狗。

如果Moxie可以成功展示在这个任务上产生氧气的能力，下一步就是大。根据Hecht，这意味着构建更大的压缩机并将电解堆叠缩放为10倍。该系统以这种方式工作，即增加堆叠的尺寸和数量增加氧气生产。

一个缩小的Moxie-旨在产生足够的氧气来支持四人营业任务 - 需要以每小时大约2-3千克的速度运行估计的10,000小时。

但是加强了当前的Moxie设计，以便它可以产生足够的氧气来支持一个小殖民地只是沿着火星可持续未来的一小步。有一些其他需要制定的关键问题，例如火星天气。

在任何一天，火星表面都可以体验超过150华氏度的温度波动。巨大的沙尘暴可以一次吞下整个地球数月，涂抹太阳并导致空气压力跳跃多达12％。

＆＃34;天气会影响Moxie如何运作，＆＃34;赫赫特说。了解风暴的暴力和，具体而言，戏剧性的剧烈影响仪器的机器可以向设计全尺寸系统的设计。例如，如果未来的全级Moxie系统是遇到高压脊，Hecht表示可能必须运行其压缩机一点慢，以便在二氧化碳摄入量上轻松。

Martian表面上的平均大气压悬停在4.5托上约为4.5托。在红星最大的火山最大的火山峰会，大气压下降到大约0.2托;在Hellas Planitia影响火山口的深处，它跳到约8.7托。为了比较，地球表面的大气压约为760托。

＆＃34;我们设计了该系统足够强大，并且足够灵活，可以在大气中的一系列条件下运行，＆＃34;阿布波克解释道。 Moxie可以在两到12托之间的大气压力范围内运行。

它会在白天和夜间进行测试，当空气冷却并变得更加密集。由于空气压力在夏季和冬季之间的空气压力达到30％，而且全年进行测试。在Onboard传感器将检查Moxie的进度，因为它通过每个实验运行，如果有任何不对劲，请报告。

从这些传感器返回的数据最终会通知未来大规模系统的设计和开发，所有这些都需要在时钟周围产生氧气，而不管当地天气状况如何。

美国国家航空航天局估计，第一个船员，在普遍的生命支持下，我们每天都需要大约30千瓦的船长。全面的Moxie将使用大致相同的能量。虽然太阳能电池板似乎可能是发电火星结算的明显选择，但它们具有大量缺点。

首先，它需要很多太阳能电池板来产生为被营收的任务提供动力所需的能量。感谢Mars＆＃39;日夜循环及其压迫阳光风暴风暴，任何太阳能沉降都需要大量的储能系统。

最强大的解决方案，Aboobaker争辩，可能是一个小型核电站。 “这是一种正确的反应堆的正确尺度，用于推动像人类规模的Moxie这样的东西，”他说。

Los Alamos国家实验室（LANL）的核工程师Dave Poston同意。它是太阳能的有效和安全的替代品：单个核反应堆可以取代足球场大小的太阳能阵列。您可以获得比太阳能电力系统从反应器中获取“每公斤更多电源”，＆＃34;他说。

这项技术并不是新的。 2017年11月至2018年3月，美国能源部NASA＆＃39;国家核安全管理局（NNSA）实验室和其他合作伙伴中的国家核安保局（NNSA）实验室和Los Alamos国家实验室测试了一个核裂变反应堆，使用斯特林称为千代反应堆技术，或krusty。

核反应堆藏在内华达沙漠中，核反应堆成功地产生了5千瓦的电力 - 大约一半的能量所需的平均家庭所需的能量。去年，洛杉矶阿拉莫斯国家实验室同意对邮政的邮政和兰尔核工程师帕特里克·麦克鲁克·帕特里克麦克鲁克·帕特里克·麦克鲁克＆＃39;墨西哥公司空间核电公司的许可证计划也称为spacenukes。

根据McClure的说法，原位测试这项技术的最佳方式是将一个装有40个10千瓦的陆地的着陆器送到火星曲面。在他们的火星休息期间，这是足够的足以维持六个人的船员。

未来的千可系统，扩大支持更大的社区，可能会产生高达几兆瓦的能源。 Poston表示，这些反应堆可以埋在火星表面下方的，而不是剩下的陆地，而不是剩下的留在兰德，而是需要埋在马尔迪殖民地。这样，在发射上升车辆时，他们没有机会损坏。

Poston认为千可可以在未来十年内准备飞行。 “问题不是美国 - 我们可以快速建立一个反应堆，”McClure说。 “问题将找到一个带有发动机和正确的设备的人，以获得降落。”

然后是存储它的问题。 “没有关于如何做到这一点的谜团，但就像其他任何星球的任何其他工程工作一样，这是令人生畏的，”Hecht说。 “知道如何做到这一点，做这是两个不同的事情。”

为火箭推进剂产生的液体氧尤其难以存储在火星表面上。它必须冷却到大约90个开尔文或约-297华氏度 - 一个过程，根据砂光机，令人难以置信的功率密集，比简单地存储它的行为大约需要大约十倍。

将这些坦克保持冷却，使氧气不会加热并煮沸到大气中至关重要。设计用于火星表面的绝缘低温罐是一种完全不同的动物，而不是设计在空间真空中的一个。

“在太空中，因为你有真空，这些绝缘层非常好，”桑德斯说。 “然而，火星确实有一个气氛，因此我们开发出对空间应用程序的所有技术的所有技术都真的不起作用。”

一项工作可以送钢真空夹套罐，通常用于在地球上冷却低温液体。 “你真的有一个坦克内的坦克，在那两个之间，你拉真空，”桑德斯说。 “真空减少了进入持有低温液体的内罐的热量。”尽管如此，这些选项很重，将花钱和燃料送到火星地面。 Aerogels，一种超轻质二氧化硅材料，也可用于绝缘金属罐，并可用于减轻负荷。

桑德斯表示，该机构还在探索使用充气罐，这些坦克紧紧地填充到火星之旅，然后在抵达时膨胀。他解释说，虽然这些坦克节省了燃料，空间和成本，但对热量损失不太有效。 “这可能是我们考虑的交易，”桑德斯说。

然后有灰尘。 “当你用灰尘涂抹表面时，它会改变热处理，”桑德斯说。以同样的方式使冰川顶部的一层污垢吸收热量并有助于更快地熔化，一层火山尘在低温冷却箱上可以开始加热。

NASA的肯尼迪航天中心的一支队伍正在开发静电排斥技术，旨在击退了曲面的月球或火星灰尘。或者，周期性地将压缩气体吹到表面上也可以使表面保持无尘。另一个致盲简单的解决方案？只是提示这件事。桑德斯说，建立一种使用重力的倾斜储罐，这些储物箱也可以在表面上工作。

起初，这些坦克的尺寸将受到送给它们的着陆机构的规模。但原子能机构已经开始考虑建造更大的仓库 - 一种火星加油站 - 未来的定居者可以从他们的上升火箭上取下。

虽然Moxie正在繁忙的红星球上烧焦氧气，但地球合书工程师的团队将在人类规模的系统上进行修补。

Hecht和他的团队正在与科罗拉多州的公司合作，称为空中的公司开发更大的压缩机。另一位公司盐湖城玉龙能源获得了NASA的授权，开发一种较大的固体氧化物电解堆，能够每小时生产大约一千克氧气。在麻省理工学院，研究人员正在开发较小的较轻的过滤器，以防止湾尘埃。

Hecht认为，在未来二十年内，可以在火星上建立一个全规模的Moxie系统。那个＆＃39;如果将政治风转移到Don＆＃39; t向太阳系的其他地区拉出资金。 ＆＃34;如果你让我说＆＃39;我们什么时候？＆＃39; ＆＃39;更多的政治比科学，“他说。 “我相信我们＆＃39; D可以在2030年代 - 如果我们＆＃39;重新雄心勃勃，认真对待它。”

未来解决成功的关键将撒谎在人类到达红色星球之前至少有一个周期 - 大约26个月。 ＆＃34;那个＆＃39;我们留出来填补这种氧气罐的时间，“Hecht解释道。 “当那个系统到达那里时，你就开始它，你想在充足的时间内完成，让坦克已经满了竖起大拇指。”

对于如此小的汽车电池尺寸的投资，科学家希望为未来的探险家提供大量的回报。