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(Noticias de Nanowerk) En la superficie roja y polvorienta de Marte, a casi 100 millones de millas de la Tierra, un instrumento del tamaño de una lonchera está demostrando que puede hacer el trabajo de un árbol pequeño de manera confiable.
El experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno en Marte, o MOXIE, dirigido por el MIT, ha producido con éxito oxígeno de la atmósfera rica en dióxido de carbono del planeta rojo desde febrero de 2021, cuando aterrizó en la superficie de Marte como parte de la misión del rover Perseverance de la NASA.
En un estudio publicado en la revista avances científicos («Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE)—Preparing for human Mars explorer»), los investigadores informan que, para fines de 2021, MOXIE pudo producir oxígeno en siete ejecuciones experimentales en diferentes condiciones atmosféricas, incluido el día y la noche y a través de diferentes marcianos. estaciones. Con cada pasada, el instrumento cumplió su objetivo de producir seis gramos de oxígeno por hora, aproximadamente la tasa de un árbol modesto en la Tierra.
Los investigadores prevén que se podría enviar una versión ampliada de MOXIE a Marte antes de una misión tripulada para producir continuamente oxígeno en cantidades de varios cientos de árboles. A esa capacidad, el sistema debería generar suficiente oxígeno para alimentar a las personas a su llegada y alimentar un cohete para traer a los astronautas de regreso a la Tierra.
Hasta ahora, la producción constante de MOXIE es un primer paso prometedor hacia ese objetivo.
«Aprendimos mucho que informará a los sistemas futuros a escalas más grandes», dice Michael Hecht, investigador principal de la misión MOXIE en el Observatorio Haystack del MIT.
La producción de oxígeno de MOXIE en Marte también representa la primera demostración de «utilización de recursos in situ», que es la idea de recolectar y usar los materiales de un planeta (en este caso, dióxido de carbono en Marte) para producir recursos (como oxígeno) de otra manera. tienen que ser transportados desde la tierra.
«Esta es la primera demostración del uso real de recursos en la superficie de otro cuerpo planetario y su conversión química en algo que sería útil para una misión humana», dice Jeffrey Hoffman, investigador principal asociado de MOXIE, profesor de práctica en el Departamento del MIT. de Aeroespacial. «Es histórico en ese sentido».
Los coautores del MIT de Hoffman y Hecht incluyen a los miembros del equipo de MOXIE, Jason SooHoo, Andrew Liu, Eric Hinterman, Maya Nasr, Shravan Hariharan y Kyle Horn, así como a colaboradores de varias instituciones, incluido el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que lideró el desarrollo de MOXIE, Software de vuelo, empaquetado y pruebas previas al lanzamiento.
aire estacional
La versión actual de MOXIE tiene un diseño pequeño para caber a bordo del rover Perseverance y está diseñada para períodos cortos de tiempo, y se enciende y se apaga en cada carrera según el cronograma de exploración del rover y las tareas de la misión. Por el contrario, una planta de oxígeno a gran escala incluiría unidades más grandes que, idealmente, funcionarían de forma continua.
A pesar de los compromisos necesarios en el diseño actual de MOXIE, el instrumento ha demostrado que puede convertir de manera confiable y eficiente la atmósfera marciana en oxígeno puro. Para ello, primero se aspira el aire marciano a través de un filtro que lo limpia de impurezas. Luego, el aire se presuriza y pasa a través del electrolizador de óxido sólido (SOXE), un instrumento diseñado y construido por OxEon Energy que divide electroquímicamente el aire rico en dióxido de carbono en iones de oxígeno y monóxido de carbono.
Luego, los iones de oxígeno se aíslan y se recombinan para formar oxígeno molecular respirable u O2que MOXIE luego mide en cantidad y pureza antes de que se libere inofensivamente al aire junto con el monóxido de carbono y otros gases atmosféricos.
Desde que el rover aterrizó en febrero de 2021, los ingenieros de MOXIE han lanzado el instrumento siete veces en el transcurso del año marciano, cada vez que tarda unas horas en calentarse y luego otra hora en generar oxígeno antes de apagarse nuevamente. Cada ejecución se programó para una hora diferente del día o de la noche y en diferentes estaciones para ver si MOXIE podía compensar los cambios en las condiciones atmosféricas del planeta.
«La atmósfera de Marte es mucho más variable que la de la Tierra», señala Hoffman. “La densidad del aire puede variar en un factor de dos durante el transcurso del año, y la temperatura puede variar en 100 grados. Un objetivo es demostrar que podemos correr en todas las estaciones”.
Hasta ahora, MOXIE ha demostrado que puede producir oxígeno en casi cualquier momento del día o del año en Marte.
«Lo único que no hemos demostrado es correr al amanecer o al anochecer cuando la temperatura cambia significativamente», dice Hecht. «Tenemos un as bajo la manga que nos permite hacer eso, y una vez que lo hayamos probado en el laboratorio, podemos alcanzar ese hito final para demostrar que realmente podemos caminar en cualquier momento».
Antes del juego
A medida que MOXIE continúa emitiendo oxígeno en Marte, los ingenieros planean aumentar su capacidad y aumentar su producción, particularmente en la primavera marciana cuando la densidad atmosférica y los niveles de dióxido de carbono son altos.
«La próxima carrera próxima será durante la densidad más alta del año, y solo queremos producir la mayor cantidad de oxígeno posible», dice Hecht. «Así que vamos a llevarlo tan alto como nos atrevamos y lo dejaremos ir todo el tiempo que podamos».
También supervisan el sistema en busca de signos de desgaste. Debido a que MOXIE es solo un experimento entre muchos a bordo del rover Perseverance, no puede funcionar continuamente como lo haría un sistema completo. En cambio, el dispositivo debe encenderse y apagarse con cada ejecución, un estrés térmico que puede degradar el sistema con el tiempo.
Si MOXIE se puede operar con éxito a pesar de que se enciende y se apaga repetidamente, esto indicaría que un sistema completo diseñado para una operación continua podría hacerlo durante miles de horas.
«Para apoyar una misión tripulada a Marte, tenemos que traer muchas cosas de la Tierra, como computadoras, trajes espaciales y hábitats», dice Hoffman. «¿Pero el viejo y estúpido oxígeno? Si puedes llegar allí, hazlo, estás muy por delante del juego”.
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