Hay una caja dorada escondida en el vientre del rover Mars Perseverance de la NASA que, si todo va bien, convertiría parte de la atmósfera delgada y rica en dióxido de carbono del planeta rojo en oxígeno dulce y dulce.
Experiencia, llamada Experiencia en el uso de recursos de oxígeno de Marte en el sitio (MOXIE), tiene como objetivo mostrar tecnología que algún día podría respaldar una misión tripulada a Marte, porque el oxígeno es un recurso vital para que los humanos respiren y los cohetes ardan. sin embargo El rover persistente aterrizará en el Planeta Rojo mañana. (18 de febrero), el equipo de MOXIE está emocionado de estar a un paso de su primera prueba.
«MOXIE pretende ser una demostración de una tecnología que nos permite llenar los tanques de oxígeno que un equipo de futuros astronautas necesitaría para regresar a casa y despegar de Marte», dijo el investigador principal del experimento, Michael Hecht, un investigador experimental, dijo un científico del Observatorio Haystack del Instituto Massachusetts Technology, para SPACE.com. «Para respirar también, pero los cohetes respiran más que las personas y esa es una gran tarea».
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Ni los humanos ni los cohetes respirarán oxígeno húmedo; Es solo una prueba de un concepto.
Sin embargo, MOXIE tiene raíces largas: la NASA consideró volar un avión anterior en la misión de 2001, dice Hecht. Pero cuando la NASA soñaba con la misión Mars 2020, la agencia determinó que quería liderar una herramienta para producir propelente a partir de materiales encontrados en Marte, y comenzó el trabajo en MOXIE.
Pero los diseñadores de MOXIE no empezaron de cero. El dispositivo es básicamente lo opuesto a una pila de combustible, que quema una mezcla de oxígeno y un compuesto a base de carbono para producir calor y dióxido de carbono. La herramienta también se parece mucho a un ser más mundano. «Por supuesto, Moxie es un árbol pequeño, ¿no?» Dijo Hecht. «Tomas los árboles [carbon dioxide] Y convertirlo en oxígeno mediante un proceso químico más complejo «.
Para Hecht, la llegada de Moxi a Marte marca un verdadero hito hacia el envío de humanos al planeta rojo algún día.
«Cuando me involucré por primera vez en esto a mediados de la década de 1990, había 15 años. Todavía tenemos 15 años», dijo sobre una misión tripulada. «Esta es realmente la primera gran inversión, una gran inversión de la NASA para mostrar tecnología a los humanos que se dirigen a Marte. Y para mí, es la forma de la NASA de decir: ‘Nos tomamos en serio esto, lo conseguiremos'». (Moxy costó alrededor de $ 50 millones, dijo).
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Cómo funciona
MOXIE está tomando un vuelo a bordo de la nave espacial como prueba tecnológica, en lugar de cumplir con uno de los objetivos principales de la nave de buscar rastros de vida antigua, por lo que su trabajo no es una de las principales prioridades de la misión. Y MOXIE solo funcionará ocasionalmente, tal vez solo una vez cada pocos meses, o más o menos como lo que hace el carrito de perseverancia en busca de muestras.
Esto se debe a que la tecnología requiere una fuerte entrada de energía para calentar un componente principal del experimento a alrededor de 1500 grados Fahrenheit (800 grados Celsius). Cada vez que se activa el MOXIE, el instrumento pasará aproximadamente 2 horas calentándose y luego producirá oxígeno durante aproximadamente una hora. Este proceso utilizará la mayoría de las fuentes de alimentación del Rover durante el día. (Las enormes fluctuaciones de temperatura también plantearon un desafío de diseño, ya que los materiales no reciben ese tratamiento con amabilidad).
MOXIE no puede producir oxígeno de la nada, por supuesto: el instrumento extraería dióxido de carbono de la delgada atmósfera de Marte, que es 100 veces más delgada que la de la Tierra. Este paso es extremadamente difícil, especialmente dada la altura a la que aterrizará la persistencia.
«La atmósfera es tenue y tenemos que recolectar una gran cantidad», dijo Hecht. «Donde llegamos con perseveranciaComparado, por ejemplo, con Curiosity o la sonda que la precedió, que es tan alta, es como intentar hacerlo en la cima de una montaña. Entonces, el aire es delgado, para empezar, incluso en comparación con Marte, es delgado. Este es otro factor «.
Luego está la química en sí.
Hecht dijo: «Lo obvio es decir:» Está bien, separe el carbono del oxígeno y listo «. Pero este proceso también hace que el hollín de carbono sólido sea un subproducto, que podría obstruir el dispositivo. , MOXIE producirá un primer gas El dióxido de carbono es un subproducto, por lo que puede disiparse fácilmente: «No lo queremos en nuestros sótanos, pero no nos importa en Marte», dijo Hecht sobre el resultado.
«Es invisible, porque estás tratando de tomar una molécula de dióxido de carbono y tomar solo un átomo de oxígeno, no dos», dijo. «Esto es un desafío».
También existen algunos riesgos al crear esta reacción. Primero, MOXIE no puede consumir todo el CO2 que consume; Si eso sucede, puede convertirse en hollín de carbono en lugar de monóxido de carbono. Otro equilibrio difícil es que si el dispositivo no recibe suficiente electricidad, la reacción se revertirá y funcionará como una pila de combustible típica.
«Tenemos que tener mucho cuidado de no dejar que actúe como una pila de combustible porque no hay combustible y empezará a devorarse», dijo Hecht. «Dado que no hay una fuente de oxígeno en Marte, en realidad comenzará a triturar el oxígeno del lado del ánodo del dispositivo y comenzará a descomponer el material».
Luego está la cuestión de qué hacer con el oxígeno que produce la demostración. «Guardamos suficiente para que podamos probarlo, y podemos asegurarnos de que sea puro, y podemos medir cuánto entra y luego se derrama», dijo Hecht. «Lo dejamos salir como si estuviera dejando salir el aire de un globo».
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¿Una demostración del futuro?
MOXIE tiene como objetivo probar esta tecnología de producción de oxígeno solo a pequeña escala. Hecht dijo que la herramienta producirá oxígeno al mismo ritmo que un árbol de tamaño mediano.
Todo eso es posible en el contexto del Tenacity, que tiene aproximadamente 110 vatios de potencia disponibles para todo el vehículo. En comparación, una instalación de producción de oxígeno completa necesitaría producir aproximadamente 200 veces más oxígeno y probablemente requeriría 25 o 30 kilovatios de energía, lo que excede con creces la capacidad actual de la NASA en Marte.
Pero de alguna manera, diseñar un sistema más grande sería más fácil que diseñar MOXIE, dijo Hecht, especialmente dadas las temperaturas más altas necesarias para ejecutar la reacción. A diferencia de MOXIE, que tiene que alternar entre temperaturas de funcionamiento y temperaturas más frías, es probable que una planta de oxígeno completo esté operativa y permanezca bien aislada.
Hecht dijo que existe la oportunidad de lanzar una versión intensa de MOXIE casi al mismo tiempo con astronautas en una mega misión diseñada para combinar todo lo que la tripulación necesitaría en un solo viaje a Marte.
Pero dado que la mayor parte del oxígeno se utilizará para alimentar el cohete para transportar astronautas a la Tierra, Hecht dijo que espera que el sucesor de MOXIE sea lanzado antes que cualquier explorador humano. Esta estrategia, combinada con una ventana de 26 meses entre la alineación favorable de la Tierra y Marte, le dará tiempo a la NASA para comenzar a bombear suficiente oxígeno para estar seguros de que los astronautas encontrarán suficiente combustible para regresar a casa antes del lanzamiento.
«Tienes todo preparado, y tienes que esperar que no se rompa y luego enviar a la tripulación», dijo Hecht, comparando la infraestructura del edificio por adelantado con la reserva de un hotel. «Así que toda la tripulación que debe llevarlo, como si fueras de viaje, es tu bolso y tu cepillo de dientes».
Envíe un correo electrónico a Megan Bartels a [email protected] o sígala en Twitter @meghanbartels. Síganos En TwitterSpacedotcom y en Facebook.
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