地球生命之所以存在，离不开一个已经拥有23亿年历史的化学过程——光合作用。光合作用是地球功能中不可或缺的一部分，它让植物、藻类能够将收集到的阳光、水和二氧化碳，转化为氧气和能量。
人类对氧气的依赖，为太空旅行带来了困难。受燃料的约束，可以携带的氧气量是有限的，尤其是当我们要进行前往月球和火星这样的长途旅行时，问题更加严峻。因为我们不可能从地球上给正在飞行的航天器提供能源补给。
过去，科学家利用一种被称为“电解”的过程，发展出了在国际空间站上通过循环二氧化碳来生产氧气的方法。这种方法利用了空间站的太阳电池板的电力，将水分解成氢气和氧气，供宇航员吸入。它还有一个独立的系统，能将宇航员呼出的二氧化碳转化为水和甲烷。
在科学家们努力实现长期的太空任务时，他们面临的巨大挑战是如何才能更加有效且可靠地生产氧气和其他化学物质，以及在航天器和栖息地循环二氧化碳。现有的电解系统在高温下运行，需要大量的能量输入。而用于将火星上的二氧化碳转化为氧气的装置，无论它们是否基于光合作用，都仍处于研发的初级阶段。