為支持未來載人火星任務(wù)，研究人員需在火星表面就地生產(chǎn)返回發(fā)射所需的氧化劑。麻省理工學(xué)院（MIT）團隊開發(fā)了一種小型等離子體反應(yīng)器，用于將火星大氣中的二氧化碳分解為氧氣和一氧化碳。該分解階段已驗證可行，但如何在產(chǎn)物重新結(jié)合前快速捕獲氧氣仍是技術(shù)難點。

據(jù)美國宇航局（NASA）與中國等機構(gòu)規(guī)劃，未來數(shù)十年將實施載人火星探測。使用液氧的火箭中，氧化劑占燃料箱裝載質(zhì)量的大部分。估算顯示，從火星表面發(fā)射搭載四名宇航員的上升飛行器約需25噸氧氣。若從地球運輸將大幅增加任務(wù)總質(zhì)量。相比之下，毅力號火星車搭載的MOXIE儀器在2021至2023年間完成16次運行，僅累計產(chǎn)出122克氧氣，目標(biāo)需求量約為其二十萬倍。

該反應(yīng)器由MIT研究生Lanie McKinney在副教授Carmen Guerra-García指導(dǎo)下研發(fā)。設(shè)備采用納秒重復(fù)脈沖介電屏障放電系統(tǒng)（NRP-DBD），管內(nèi)填充填料以研究材料對分解過程的影響。與傳統(tǒng)MOXIE儀器需加熱至約800℃不同，冷等離子體狀態(tài)主要將能量傳遞給電子，其余粒子保持相對低溫，從而可在較低溫度下斷裂化學(xué)鍵。

McKinney指出，氣體分解環(huán)節(jié)已實現(xiàn)良好效果，后續(xù)挑戰(zhàn)在于產(chǎn)物分離。輸出混合物中若氧氣與一氧化碳距離過近，會重新結(jié)合生成二氧化碳。為此，團隊將反應(yīng)器與選擇性透氧膜結(jié)合，試圖讓氧氣比發(fā)生二次反應(yīng)更快地脫離反應(yīng)區(qū)。目前，活性等離子體環(huán)境對膜材料的具體影響尚不明確，因兩套系統(tǒng)尚未進行深度聯(lián)合測試，團隊表示暫無法確定Zui終結(jié)果。相關(guān)成果暫未提交同行評審期刊，數(shù)據(jù)目前僅見于研究者所在大學(xué)主頁。