本发明提供一种应用于火星表面的甲烷推进剂原位制备装置及方法。甲烷推进剂原位制备装置包括配气系统、反应气预处理系统、Sabatier反应系统和产物收集系统。配气系统用于将火星表面制取的二氧化碳和氢气经过预处理后输送至反应气预处理系统；反应气预处理系统用于将二氧化碳和氢气混合和加热后形成预热混合反应气，并输送至Sabatier反应系统；Sabatier反应系统用于将预热混合反应气通过Sabatier反应生成甲烷和水，Sabatier反应系统包括Sabatier反应器和用于稳定Sabatier反应器内温度场的循环风组件；产物收集系统用于将Sabatier反应生成的甲烷和水进行分离和收集。本发明为Sabatier反应器配备用于稳定Sabatier反应器内温度场的循环风组件，使Sabatier反应器在不同反应气流量下均具备稳定的温度场和流动场。