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在“毅力号”火星车内部，放着一个闪闪发光的、烤面包机大小的设备。它与该任务在红色星球上寻找古代生命迹象的主要目标无关，而且它仍然是技术上的原型，但该设备恰好是该飞行器最耗能的部件之一。
开启时，这个闪闪发光的装置将消耗“毅力号”近三分之一的电力，运行温度极高，以至于开发人员不得不将其包裹在最知名的隔热材料之一中，以防止其损坏这台价值27亿美元的机器。尽管如此，该原型机背后的科学家们认为，从现场测试中获得的经验将远远超过项目的成本。
“主要的火星任务都将依赖它，”麻省理工学院的研究员、该实验首席研究员Michael Hecht说。他补充说，它甚至可能“是人们生命所依赖的东西”。
这个金色的盒子被称为火星原位资源利用氧实验（Mars OXygen In-situ resource utilization Experiment），简称MOXIE。（Hecht来自波士顿，部分选择这个名字是为了向马萨诸塞州诞生的、在新英格兰地区臭名昭著的苏打水致敬，并且在2017年，他曾是缅因州一年一度MOXIE游行的总指挥。）MOXIE旨在像一棵机械树。它将吸入火星大气中的二氧化碳，火星大气的密度约为地球的百分之一，但几乎完全由二氧化碳组成。然后，它将呼出氧气——在这个任务中是重新排入大气，但也许下次，是排入燃料箱，将宇航员送回地球。
在接下来的火星年（相当于两个地球年）里，Hecht的团队可能会启动MOXIE十几二十次，他预计每次能产生6到10克氧气/小时——这足以支持一只小狗。该任务的主要目标是证明这项技术在尘土飞扬的沙漠星球上可行。“实验室里很多东西都能奏效，但在实际应用中却不行，”Hecht说。“即使在地球上，我们也一直在吸取这个教训。”
一个主要担忧是MOXIE将如何响应火星变幻莫测的环境。太阳落山后，温度会骤降150华氏度以上，这对空气密度有很大影响（试想一下把气球放进冰箱，看它如何收缩）。同样不方便的是，每到冬天，当两极变得极其寒冷，二氧化碳凝结成干冰落到地面时，大气就会消失三分之一。
要想制造从红色星球上发射所需的数千磅氧气，未来需要一个超大型MOXIE，其容量是原型机的数百倍，能够全年无休地运行，没有任何故障。
“我们希望证明我们可以在所有条件下运行，无论空气是稀薄还是浓厚，无论天气是寒冷还是温暖，无论是否多尘，”Hecht说。
研究人员还旨在学习如何最佳地操作MOXIE，这比简单地打开它并装瓶输出要复杂得多。该机器本质上是燃料电池的对立面——在某些原型车辆中，燃料电池接受化学燃料并产生含有氧的化合物（H2O）。相反，MOXIE接收“毅力号”能提供的所有电力和一个富含氧的化合物（CO2），并利用热量和电能将二氧化碳分解成一氧化碳气体（CO）和氧气（O）。
至少这是理想情况。如果机器运行得太温和，CO2就会原封不动地通过，从而腐蚀内部的镍组件。但如果运行得太剧烈，过于激进的MOXIE就会剥离两个氧原子。那将是个问题；它不会得到无色的CO气体，反而会产生一堆裸露的碳原子，这些碳原子会像烟灰一样堵塞机器，这是工程师们称为“焦化”的问题。
“在某种程度上，我觉得MOXIE的敌人是焦炭，这很有趣，”Hecht开玩笑说。
在这个任务中，团队将手动调整MOXIE，通过调整它摄入的CO2量、使用的电压和达到的温度来避免焦化和生锈。但Hecht预计，未来版本将需要人工智能来管理它，使其达到足够好的水平，以保证宇航员能够安全回家。
“毅力号”是第一辆火星车，它将部分宝贵的载荷用于为未来的载人往返做直接准备，这是一个已经酝酿多年的战略转变。
几十年来，负责推进人类探索的NASA部门一直对火星有四个迫切的问题：辐射状况如何？灰尘会对设备造成多大干扰？如何将重型航天器降落在表面？以及宇航员如何利用红色星球的资源来减轻他们从地球携带的负重？该机构早在2013年就计划利用“毅力号”来回答第四个问题。
“早在最初征集提案的时候，他们就说‘我们将划出一部分来为载人探索做准备’，”Hecht说。
NASA尚未确定其载人火星任务的细节，这些任务可能在15到20年后开始，但几乎所有提案都假定在那里制造氧气的能力。否则，要带足够的三分之二是氧气的推进剂回家是不可行的。为人类（以及任何陪伴的幼崽）提供可呼吸的空气也是一个不错的额外好处。
这意味着下一架离开地球的MOXIE可能才是真正实用的，而全尺寸版本的研制工作正在顺利进行。犹他州的OxEon Energy是参与MOXIE开发的多家机构之一，该公司已经在测试下一代原型设备，该设备每小时可以产生两磅以上的氧气。“你把两三个这样的设备放在一起就够了，”Hecht说。（然而，设置为它们供电所需核动力装置是另一回事了）。
目前，MOXIE团队正专注于更小的步骤。在“毅力号”着陆后，他们通过一个简单的指令进行了检查。一次普通的通信故障阻止了他们接收到所有期望的数据。但他们能够得到一个简单的回应，表明这个金色的盒子已经成功度过了惊险的着陆，这让每个人都松了一口气。
“这足以告诉我们，我们成功了，”Hecht说，“当你刚刚旅行完一个星球到另一个星球时，这并非易事。”
