Los técnicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA bajan el instrumento del Experimento de Utilización de Recursos In-Situ de Oxígeno de Marte (MOXIE) en el vientre del rover Perseverance. Créditos: NASA / JPL-Caltech

La creciente lista de «primeros» de Perseverance, el robot de seis ruedas más reciente de la NASA en la superficie marciana, incluye convertir parte de la atmósfera fina y rica en dióxido de carbono del planeta rojo 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 20 de abril, el sexagésimo día marciano, o sol, 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 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 Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), y está patrocinada por la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) y la Dirección de Misiones 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 Tecnológico de Massachusetts.

Para quemar su combustible, un cohete debe tener más oxígeno por peso. Para sacar a cuatro astronautas de la superficie marciana en una misión futura se necesitarían aproximadamente 15.000 libras (7 toneladas métricas) de combustible para cohetes y 55.000 libras (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 todos”, dijo Hecht.

Transportar 25 toneladas métricas 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.

Graph of MOXIE's production of oxygen, showing an oxygen rate of 6 grams per hour.
Después de un período de calentamiento de dos horas, MOXIE comenzó a producir oxígeno a una velocidad de 6 gramos por hora. Se redujo dos veces durante la ejecución (etiquetado como «barridos de corriente») para evaluar el estado del instrumento. Después de una hora de funcionamiento, el oxígeno total producido fue de aproximadamente 5,4 gramos, suficiente para mantener sano a un astronauta durante unos 10 minutos de actividad normal. Créditos: MIT Haystack observatory

El proceso de conversión requiere altos niveles de calor para alcanzar una temperatura de aproximadamente 1.470 grados Fahrenheit (800 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 5 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, a un viaje de casi siete meses a través del espacio profundo y al 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 producciones de oxígeno se ejecutarán 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 operación o introduciendo «nuevas problemáticas, como una ejecución en la que comparamos 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».

Más acerca del Perseverance

Un objetivo clave de la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar rocas y regolitos marcianos (rocas y polvo).

Las misiones posteriores de la NASA, en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), enviarían naves espaciales a Marte para recolectar estas muestras selladas de la superficie y devolverlas a la Tierra para un análisis en profundidad.

La misión Perseverance Mars 2020 es parte del enfoque de exploración de la Luna a Marte de la NASA, que incluye misiones de Artemis a la Luna que ayudarán a prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, que es administrado para la NASA por Caltech en Pasadena, California, construyó y administra las operaciones del rover Perseverance.

Para más información sobre el Perseverance: https://mars.nasa.gov/mars2020/ y https://www.nasa.gov/perseverance

Traducción no oficial del articulo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech

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