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[核心技术] 从火星返回的燃料之路

发布于:2026-09-18 22:00 最后更新:2026-09-20 12:54
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当 Lanie McKinney 只有三岁时,父母在美国西南部的公路旅行中停在一个巨大的陨石坑旁。她坚持要等下一颗陨石落下,虽然她并不知道同一点再次被撞击的概率几乎为零,但这段经历点燃了她对太空的好奇。

如今,McKinney 已在 MIT 航空等离子体小组完成第五年博士研究,导师是 Carmen Guerra‑Garcia。她的课题聚焦于原位资源利用(ISRU),即在火星上就地生产返回地球所需的推进剂,而不是全部从地球运送。

她利用冷等离子体将火星大气中丰富的二氧化碳转化为氧气和一氧化碳。转化本身效率很高,但产物是混合气体,需要在等离子体环境中快速分离出氧气。为此,她将等离子体反应器与一种氧选择性膜耦合,膜能够在高温等离子体中快速提取氧气,但膜在等离子体中的行为尚不明确,这成为当前的关键技术难题。

McKinney 说,能够把实验室的等离子体装置直接关联到未来火星任务的性能需求,让她感到工作非常有价值。她不仅负责实验系统的整体设计,还要思考如何满足航天器的燃料供给标准。

在 MIT 的 Space Resources Workshop 中,她参与了多项 NASA 竞赛。第一次是为 10 年的火星自给自足任务设计方案,虽然起初对空间系统一无所知,但她通过“跳进去学习”快速上手。随后,她共同领导了 MIT 的 CERBERUZ 队参加 LunaRecycle 挑战,团队研发出将混合垃圾研磨成粉末,再通过注射成型或 3D 打印制造备件的系统,赢得第二阶段一等奖并获得 775,000 美元奖励。

另一项跨学科项目是与建筑系合作,利用月球表层土壤(月壤)浇筑无需粘合剂的砖块,以抵御辐射。该项目展示了不同专业背景的团队能够产生创新解决方案。

McKinney 强调,单打独斗只能解决局部问题,真正的太空探索需要跨学科协作。她在多个团队中的经历让她学会了倾听、整合不同的专业知识,并将其转化为可行的技术路径。

她的长远目标是帮助建立月球和火星的永久基地,使科学研究和深度探测成为常态。

工作之外,McKinney 热爱徒步和登山,曾在阿拉斯加完成登山课程并登顶华盛顿州的 Baker 山。她认为探索未知的精神在山野与太空之间是相通的。

刚进入 MIT 时,她曾担心自己不配,但通过不断提问、全情投入,她逐渐克服了不安。她的座右铭是:只要感兴趣,就全力以赴。

点评

原文链接: https://news.mit.edu/2026/fueling-return-journey-from-mars-lanie-mckinney-0918

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