La creciente lista de «primicias» de Perseverance, el robot de seis ruedas más nuevo de la Nasa en la superficie marciana, incluye convertir parte de la delgada atmósfera rica en dióxido de carbono de Marte en oxígeno.
Un instrumento experimental del tamaño de una tostadora a bordo de Perseverance llamado Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno de Marte (MOXIE) logró la tarea. La prueba tuvo lugar el pasado martes, el sexagésimo día marciano desde que la misión aterrizó el 18 de febrero.
Si bien la demostración de tecnología recién está comenzando, podría allanar el camino para que la ciencia ficción se convierta en un hecho científico: aislar y almacenar oxígeno en Marte para ayudar a impulsar los cohetes que podrían levantar a los astronautas de la superficie del planeta.
Estos dispositivos también podrían algún día proporcionar aire respirable para los propios astronautas. MOXIE es una investigación de tecnología de exploración, al igual que la estación meteorológica construida en España Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), y está patrocinada por la Dirección de Misión de Tecnología Espacial (STMD) y la Dirección de Misión de Exploración y Operaciones Humanas de la Nasa.
«Este es un primer paso fundamental para convertir el dióxido de carbono en oxígeno en Marte», dijo Jim Reuter, administrador asociado de STMD. “MOXIE tiene más trabajo por hacer, pero los resultados de esta demostración de tecnología son prometedores a medida que avanzamos hacia nuestro objetivo de ver algún día humanos en Marte. El oxígeno no es solo lo que respiramos. El propulsor del cohete depende del oxígeno, y los futuros exploradores dependerán de la producción de propulsor en Marte para hacer el viaje a casa”.
Para los cohetes o los astronautas, el oxígeno es clave, dijo el investigador principal de MOXIE, Michael Hecht, del Observatorio Haystack del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
Para quemar su combustible, un cohete debe tener más oxígeno en peso. Sacar a cuatro astronautas de la superficie marciana en una misión futura requeriría aproximadamente siete toneladas de combustible para cohetes y 25 toneladas de oxígeno. Por el contrario, los astronautas que viven y trabajan en Marte necesitarían mucho menos oxígeno para respirar. “Los astronautas que pasan un año en la superficie tal vez usen una tonelada métrica entre ellos”, dijo Hecht.
Transportar 25 toneladas de oxígeno desde la Tierra a Marte sería una tarea ardua. Transportar un convertidor de oxígeno de una tonelada, un descendiente más grande y poderoso de MOXIE que podría producir esas 25 toneladas, sería mucho más económico y práctico.
La atmósfera de Marte es 96% de dióxido de carbono. MOXIE funciona separando los átomos de oxígeno de las moléculas de dióxido de carbono, que están formadas por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Un producto de desecho, monóxido de carbono, se emite a la atmósfera marciana.
El proceso de conversión requiere altos niveles de calor para alcanzar una temperatura de aproximadamente 800º Celsius. Para adaptarse a esto, la unidad MOXIE está fabricada con materiales tolerantes al calor. Estos incluyen piezas de aleación de níquel impresas en 3D, que calientan y enfrían los gases que fluyen a través de ellas, y un aerogel ligero que ayuda a retener el calor. Una fina capa de oro en el exterior de MOXIE refleja el calor infrarrojo, evitando que se irradie hacia afuera y dañe potencialmente otras partes de Perseverance.
En esta primera operación, la producción de oxígeno de MOXIE fue bastante modesta: alrededor de cinco gramos, equivalente a aproximadamente 10 minutos de oxígeno respirable para un astronauta. MOXIE está diseñado para generar hasta 10 gramos de oxígeno por hora.
Esta demostración de tecnología fue diseñada para garantizar que el instrumento sobreviviera al lanzamiento desde la Tierra, un viaje de casi siete meses a través del espacio profundo y el aterrizaje con Perseverance el 18 de febrero. Se espera que MOXIE extraiga oxígeno al menos nueve veces más en el transcurso de un año marciano (casi dos años en la Tierra).
Estas corridas de producción de oxígeno vendrán en tres fases. La primera fase comprobará y caracterizará la función del instrumento, mientras que la segunda fase ejecutará el instrumento en diferentes condiciones atmosféricas, como diferentes horas del día y estaciones. En la tercera fase, dijo Hecht, «vamos a ir más allá», probando nuevos modos de funcionamiento o introduciendo «nuevas arrugas, como una ejecución en la que comparamos las operaciones a tres o más temperaturas diferentes».
“MOXIE no es solo el primer instrumento en producir oxígeno en otro mundo”, dijo Trudy Kortes, directora de demostraciones de tecnología dentro de STMD. Es la primera tecnología de este tipo que ayudará a futuras misiones a «vivir de la tierra», utilizando elementos del entorno de otro mundo, también conocido como utilización de recursos in situ.
«Se toma regolito, la sustancia que se encuentra en el suelo, y se pasa a través de una planta de procesamiento, convirtiéndola en una estructura grande, o tomando dióxido de carbono, la mayor parte de la atmósfera, y convirtiéndolo en oxígeno», dijo. «Este proceso nos permite convertir estos abundantes materiales en cosas utilizables: propulsor, aire respirable o, combinado con hidrógeno, agua».
