El Perseverance Mars Rover de la NASA extrae oxígeno del planeta rojo

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


El hito, que logró el instrumento MOXIE al convertir dióxido de carbono en oxígeno, marca el camino hacia la futura exploración humana del Planeta Rojo.

La lista de “primeros logros” de Perseverance, incluía convertir parte de la delgada y rica atmósfera en dióxido de carbono del planeta rojo, en oxígeno. Un instrumento experimental del tamaño de una tostadora llamado Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno de Marte (MOXIE), a bordo de Perseverance, lo conmsiguió. La prueba tuvo lugar el 20 de abril, el día marciano o sol número 60.

La demostración de tecnología justo está comenzando y podría allanar el camino para que, lo que hasta ahora consideramos ciencia ficción, se pueda convertir en un hecho científico: aislar y almacenar oxígeno en Marte con el que ayudar a impulsar los cohetes que puedan hacer despegar astronautas de la superficie del planeta. Estos dispositivos también podrían proporcionar aire respirable para los propios astronautas. MOXIE es un instrumento desarrollado para probar 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 de Marte en oxígeno”, 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 necesario para respirar. El propulsor del cohete depende del oxígeno, y los futuros exploradores dependerán de su producción para que el propulsor en Marte pueda hacer el viaje de vuelta a casa ”.

Tanto para los cohetes como para 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 en peso. Para sacar a cuatro astronautas de la superficie marciana en una misión futura, se necesitarían aproximadamente 7 toneladas de combustible para cohetes y 25 toneladas de oxígeno. Por el contrario, los astronautas que vivan y trabajen en Marte, necesitarán mucho menos oxígeno para respirar. “Los astronautas que pasen un año en la superficie, tal vez usen una tonelada en total”, dijo Hecht.

Transportar 25 toneladas de oxígeno desde la Tierra a Marte sería una ardua tarea. Transportar un convertidor de oxígeno de una tonelada, un prototipo más grande y poderoso que MOXIE que pudiera producir esas 25 toneladas, sería mucho más económico y práctico.

La atmósfera de Marte contiene un 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. El 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 800 grados Celsius. Para conseguirlo, 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, lo que evita que se irradie hacia afuera y dañe potencialmente otras partes de Perseverance.

Después de un período de calentamiento de 2 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: Observatorio MIT Haystack.

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).

Estos periodos de producción de oxígeno se realizarán en tres fases. La primera fase comprobará y caracterizará la función del instrumento, 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 nuevos factores, como una producción en la que comparemos 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 planeta, también conocido como utilización de recursos in situ.

Ilustración del instrumento MOXIE, que muestra los elementos dentro del instrumento.
Créditos: NASA / JPL.

“Se coge regolito, la sustancia que se encuentra en el suelo, y se pasa a través de una planta de procesamiento, extrayendo dióxido de carbono y convirtiéndolo en oxígeno”, dijo. “Este proceso nos permite convertir estas abundantes moléculas en partículas utilizables como propulsor, aire respirable o, combinándolo con hidrógeno, agua”.