La Agencia Espacial de Estados Unidos (NASA, por sus siglas en inglés) estima que el ser humano podría llegar a Marte en los próximos 25 años, pero reconoce que los retos tecnológicos y biológicos que se interponen para ello son enormes.
Uno de los grandes desafíos a enfrentar es la falta de oxígeno en ese planeta: Marte cuenta con una atmósfera compuesta principalmente por dióxido de carbono (95.4%), nitrógeno (3%) y argón (1.6%), además de que contiene trazas de oxígeno, agua y metano, siendo muy diferente a la atmósfera de la Tierra.
Sin embargo, la NASA tomó este reto y envió diversas misiones de investigación al planeta rojo. Sin duda, la misión del quinto explorador robótico dirigido por la agencia estadunidense a la superficie marciana, el rover Perseverance, es la más ambiciosa.
El Perseverance, que aterrizó en Marte el pasado 18 de febrero, tiene como tarea buscar signos de vida microbiana antigua y recolectar muestras de roca y regolito —roca rota y suelo— para traerlas a la Tierra. La misión, que se programó para una duración de 687 días, es además clave para sentar las bases de la exploración humana en ese planeta.
MOXIE
Uno de los trabajos más importantes de Perseverance en la superficie marciana incluye convertir parte de la delgada atmósfera rica en dióxido de carbono en oxígeno.
Para ello transporta un instrumento experimental del tamaño de una batería de automóvil, llamado Experimento de Utilización de Recursos In Situ de Oxígeno de Marte (MOXIE).
Y el experimento tuvo éxito. MOXIE pasó la prueba que tuvo lugar el 20 de abril: produjo cinco gramos de gas, equivalente a lo que necesitaría un astronauta en Marte para respirar durante aproximadamente diez minutos. MOXIE se diseñó para generar hasta diez gramos de oxígeno por hora.
Pero mantener vivos a los humanos no es realmente la prioridad de MOXIE, sino que el oxígeno (O₂) también es una parte integral de la química que impulsa un cohete. El empuje se logra quemando un combustible en presencia de un oxidante, que podría ser oxígeno simple.
Jim Reuter, administrador asociado de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial (STMD, por sus siglas en inglés), señala que “este es un primer paso fundamental para convertir el dióxido de carbono en oxígeno en Marte. Y si bien MOXIE tiene más trabajo por hacer, los resultados de esta demostración de tecnología están llenos de promesas a medida que avanzamos hacia nuestro objetivo de ver algún día humanos en Marte”, afirma.
Reuter agrega que el oxígeno no es solo para respirar. “El propulsor de un cohete depende del oxígeno y los futuros exploradores dependerán de la producción de un propulsor en Marte para hacer el viaje de regreso a casa”, asevera.
Por su lado, el investigador principal de MOXIE, Michael Hecht, del Observatorio Haystack del Instituto de Tecnología de Massachusetts, señala que “para los cohetes o los astronautas el oxígeno es clave”.
Para quemar su combustible, puntualiza, “un cohete debe tener más oxígeno en peso. Sacar a cuatro astronautas de la superficie marciana en una misión futura requeriría aproximadamente siete toneladas métricas de combustible para cohetes y 25 toneladas métricas 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”.
Hecht dice que “en los vuelos espaciales tenemos que llevarnos todo lo que necesitamos. Si en cambio pudiéramos utilizar los recursos que encontramos en el destino, eso haría que nuestros esfuerzos de exploración fueran más eficientes. MOXIE es en realidad el primer experimento de utilización de recursos in situ en otro planeta”.
Para la NASA evitar transportar 25 toneladas métricas de oxígeno desde la Tierra a Marte y 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.
Mecánica
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 mil 470 grados Fahrenheit —800 grados Celsius—. Para adaptarse a esto la unidad MOXIE se fabricó 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.
La pasada prueba es una demostración de tecnología que se diseñó 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.
Se espera que MOXIE extraiga oxígeno al menos nueve veces más en el transcurso de un año marciano, equivalentes a casi dos años en la Tierra.
Especificaciones técnicas
Trabajo principal Para producir oxígeno a partir de la atmósfera marciana de dióxido de carbono.
Localización Dentro del rover Perseverance (frontal, lado derecho).
Masa 17.1 kilogramos
Peso 37.7 libras en la Tierra, 14.14 libras en Marte.
Poder 300 vatios.
Volumen 23.9x23.9x30.9 centímetros.
Tasa de producción de oxígeno Hasta diez gramos por hora (al menos 0.022 libras por hora).
Tiempo de operación Aproximadamente una hora de producción de oxígeno por experimento, que se programará de forma intermitente durante la duración de la misión.
Fuente: NASA