《火星救援》或成现实！美科学家用二氧化碳撞击金箔可在火星制氧

5月30日，记者了解到，美国科学家通过研究彗星如何产生氧分子，设计出了一个反应器，在其中，他们用二氧化碳（CO2）撞击金箔，获得了氧气。他们表示，新技术有望助力未来载人火星探索。

火星距离地球非常遥远，所以能在火星上制造氧气可节省大量金钱和精力。

由加州理工学院前博士后姚云喜（音译）和化学工程教授康斯坦丁诺斯·基亚斯领导的研究小组发现，彗星的分子氧也可以通过CO2（含有一个碳原子和两个氧原子）反应产生。他们因此设计了一个实验，将CO2撞击到金箔的惰性表面，金箔不能被氧化，也不应该产生分子氧，所以氧气可以持续从金表面释放出来。这意味着两个氧原子都来自同一个CO2分子，它们能有效地以一种不同寻常的方式分裂。

基亚斯团队设计用来进行反应的装置就像粒子加速器，通过让CO2分子带电，然后用电场加速它们，使其产生氧分子。基亚斯表示，反应也可能以较慢的速度进行，这或许也能解释为什么火星大气中有一些氧气漂浮的原因。

科学家之前认为，火星大气中稀薄的氧气可能是太阳紫外线照射火星空气内的CO2分子后产生的。但基亚斯认为，当大气中被加速到高速的尘埃颗粒撞击CO2分子时，也会产生火星氧气。

基亚斯使用的反应器效率非常低，每100个CO2分子仅产生一到两个氧分子。不过他表示，反应堆会进一步完善，为火星上的宇航员制造可呼吸的空气。在地球上，这个反应堆也可能有助于将大气中的CO2转化为氧气。

据Futurism报道，专家预测，如果我们不尽快建立起太空殖民地，人类可能被单一灾难彻底摧毁——也许这样的灾难会在未来100年里发生。但是我们能够及时登上火箭吗？这里有个人类首个太空殖民地建立的时间表，或许你本人就有希望成为首批太空殖民者。

人类在地球上生存的日子已经屈指可数。许多伟大的思想家认为，人类必须分散在多个星球上，以免被一场自然灾难完全摧毁。物理学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）已经预测，未来100年内地球上就可能发生这样的灾难，我们可能没有足够的时间来开发运载火箭。

人类能在世界末日到来之前做好太空殖民的准备吗？参加Futurism民调的70%读者认为，人类能够在21世纪前50年建立起太空殖民地。此外，36%的参与者认为2030年左右就能实现这个目标。软件工程师萨蒂什·瓦尔莫（Satish Varma）解释称，人类在航天器设计技术、人工智能（AI）以及仿生学方面的进步将成为新的驱动力，最终推动我们进入太空时代。他说：“在很短的时间框架内，SpaceX、谷歌以及特斯拉等公司在太空探索和人工智能方面已经取得了令人惊叹的成就。”

在火星殖民方面，阿联酋（UAE）宣布，计划于2117年底在这颗红色星球上建立定居点。然而，其他国家可能会先于阿联酋实现这个目标，因为美国政府要求美国宇航局2033年将人类送上火星，中国拥有更加雄心勃勃的目标，要在2020年之前实现。这些政府努力显然与读者的预测相一致。

但SpaceX首席执行官伊隆·马斯克（Elon Musk）希望证明，私营企业比政府机构效率更高。他也计划在2020年将人类送上火星，但这不是他的唯一目标。他希望能打造廉价的“红色星球旅游”，他的最新计划是在火星上建立能够自给自足的太空殖民地，而不是简单的外星探测，他为此设定的太空旅游票价仅为20万美元。

马斯克还称，这种太空殖民地对人类物种的未来至关重要。他在去年的新闻发布会上说：“历史表明，总会有一些世界末日事件发生，我希望得到你们的认同：成为多行星物种是人类正确的选择。我想在有生之年，让火星殖民成为可能。在接下来的几十年里，这些帮助人类远离地球的所有努力似乎都是很好的赌注，火星殖民不仅是我们这代人能看到的东西，我们或许还有机会亲手去尝试。”

前往火星是我们这代人期盼的最大太空项目，直到我们真正地把人送到这颗红色星球上。这样一个大胆的尝试有大量细节需要解决，其中最明显的就是需要建造能够将探测器和人类送上火星的火箭和宇宙飞船。对于美国宇航局的火星计划来说，这也需要建造月球空间站，以充当前往太阳系其他地方的跳板。

在SpaceX成功完成CRS-12发射任务后，美国宇航局代理局长小罗伯特·莱特福特（Robert Lightfoot）解释了如何登陆火星的详细步骤。他说：“当你看到我们今天的火星计划时，你会发现我们尽可能多地利用国际空间站，在那里进行各类测试，包括生命支持系统。而月球将是完成登陆火星使命的下个重点步骤。”

当然，对于任何火星探险计划来说，在这颗红色星球上生存与到达火星同样重要。这就是为什么美国宇航局对其Mars 2020任务充满期待的原因，这项任务就包括在火星表面制造氧气的试验。莱特福特表示：“我们想要确保，当我们执行科学任务或者载人航天任务时，我们能在科学和人类探索之间找到交叉点。”

现在，没有人愿意飞到火星，并在成功着陆后大喊“我做到了！”，然后转身回家。太空探索不仅仅是象征性的幌子。我们想留在火星上，并建立起殖民地。当然，最终的计划是改造火星，但这可能需要几千年时间来完成。因此，在莱特福特看来，我们应该从小事做起。要想在火星上维持生存，还有比获得安全的呼吸空气更基本的需求吗？

莱特福特说：“未来的登陆器要前往火星，Mars 2020要尝试在火星大气层中制造出氧气，这显然是非常重要的。”我们所知道的是，火星大气层比地球稀薄，其中二氧化碳占95.32%、氮占2.7%、氩占1.6%，氧气大约只占0.13%，其他元素含量更少。相比之下，地球大气层含有78%的氮和21%的氧。当然，获取水不会有太大问题。

利用火星大气能制造出氧气吗？美国宇航局自2014年以来就在制定相关计划，当时它首次公布了Mars 2020号探测器计划。这个计划包括携带微生物前往火星，也许是细菌或藻类，它们将利用火星土壤作为燃料，然后释放出氧气。氧气可以被用来呼吸，也可以为制造返回地球所需的火箭燃料。

现在，这些听起来可能更像科幻小说中的想象，但是实验室的实验表明这是有可能实现的。这也就是为什么Mars 2020任务如此重要的原因。其他使火星适合居住的其他努力包括，环绕火星建造类似地球的磁盾，建造核反应堆，以及像《火星救援》（The Martian）中的马特·达蒙那样种植土豆。

此外，美国国家航空航天局（NASA）即将在火星上进行氧气生成技术的测试。名为“火星氧气原位资源利用实验”（MOXIE）的演示平台将随“火星2020”探测器于明年夏天发射，并于2021年2月降落火星。MOXIE将采用电化学方法，分解大气中的CO2，NASA希望厘清这一方法是否可扩大规模，以支持未来可能在火星上生活的人们。