El experimento MOXIE de Perseverance fabrica oxígeno en Marte

Por Daniel Marín, el 23 abril, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Marte • NASA • Sistema Solar ✎ 107

En los últimos días el helicóptero Ingenuity ha acaparado los titulares y, mientras, el rover Perseverance continúa estacionario observando los saltitos de su pequeño «hijo» con rotores. Pero estacionario no es lo mismo que ocioso. El equipo de Perseverance sigue poniendo a punto el rover más complejo enviado a la superficie de Marte. Y ahora le ha tocado el turno al instrumento MOXIE, destinado a fabricar oxígeno a partir de la atmósfera marciana. El pasado 20 de abril, el Sol 60 de la misión Mars 2020, MOXIE logró crear oxígeno por primera vez en el cráter Jezero de Marte. Dos horas después de ser activado, el aparato produjo 5,4 gramos de oxígeno tras una hora de funcionamiento. Aunque la actividad del instrumento fue desigual, la tasa máxima de producción fue de 6 gramos de oxígeno por hora. MOXIE, cual árbol artificial, generó el oxígeno a partir del dióxido de carbono como el «oxigenador» de la novela El Marciano de Andy Weir. Inmediatamente, los medios se han hecho eco de la noticia y casi pareciese que la primera misión tripulada está a la vuelta de la esquina. Pero, ¿es el oxígeno de MOXIE un suceso tan trascendental? Intentemos responder a esta pregunta.

El instrumento MOXIE durante su instalación en el rover Perseverance (NASA).

MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) es un instrumento de 17,1 kg situado en el cuerpo central del rover y tiene como investigador principal a Michael Hecht, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). Como es fácil imaginar, MOXIE no es uno de los instrumentos principales de la misión, sino que se trata de un demostrador tecnológico de cara a futuras misiones tripuladas. Técnicamente, se trata de una exploration technology investigation, como la estación meteorológica española MEDA. Pero, mientras MEDA tiene una utilidad directa en las operaciones científicas de Perseverance, MOXIE carece de esta utilidad. No obstante, MOXIE es, ni más ni menos, el primer sistema ISRU (In-Situ Resource Utilization) que se usa en otro mundo. Es decir, se trata del primer aparato que genera recursos susceptibles de ser aprovechados por el ser humano en otro planeta.

Localización de MOXIE y el resto de instrumentos de Perseverance (NASA).
Partes de MOXIE (NASA).
Partes de MOXIE (NASA).

¿Cómo genera oxígeno MOXIE? Pues usa un sistema de electrólisis de estado sólido que rompe las moléculas de dióxido de carbono a alta temperatura —800 ºC— generando como producto aniones de oxígeno y moléculas de monóxido de carbono. El monóxido de carbono es expulsado al exterior y los átomos de oxígeno cargados se combinan en el ánodo con otros átomos de oxígeno para formar moléculas de oxígeno, que es lo que respiramos. Para ello, MOXIE usa celdas electrolíticas de zirconio y escandio a través de las cuales se hace pasar el dióxido de carbono, que primero debe comprimirse para alcanzar una presión adecuada. Estas celdas que forman el núcleo de MOXIE, denominadas SOXE (Solid Oxide Electrolysis), han sido desarrolladas por la empresa Ceramatec. SOXE emplea diez celdas de 22,7 centímetros cuadrados cada una con un voltaje de 1,2 voltios y una intensidad máxima de 4 amperios. El funcionamiento de MOXIE se puede simular en laboratorios terrestres, pero la gracia de llevarlo a Marte es para demostrar que es capaz de mantener una producción de oxígeno constante —cuando esté activo, claro— a lo largo de las distintas estaciones marcianas independientemente de la variación de la cantidad de polvo en suspensión, las temperaturas y la presión atmosférica (que, no olvidemos, puede cambiar en un 30% dependiendo de la estación y hasta un 10% a lo largo del mismo día).

Reacciones redox que se producen en MOXIE para fabricar oxígeno (NASA).
Elementos de las celdas electrolíticas de SOXE, parte de MOXIE (NASA).

MOXIE ha generado casi 6 gramos de oxígeno muy puro —al 99,6%— en una hora, es decir, si estuviésemos en unas condiciones similares a las de la superficie terrestre, eso serían unos 3,5 litros de esta sustancia . ¿Y eso es mucho? Bueno, un ser humano consume unos 840 gramos de oxígeno al día, por lo que la producción de una hora de MOXIE serviría para que un astronauta pudiera respirar unos diez minutos. Evidentemente, una planta capaz de fabricar oxígeno del aire marciano debería ser mucho más potente, pero no olvidemos que MOXIE es un prototipo a escala 1/100. De todas formas, la capacidad máxima de MOXIE es ligeramente mayor, de 10 gramos por hora. Lo interesante es que los descendientes de MOXIE podrían fabricar el oxígeno de los astronautas y, además, el necesario para propulsar su nave tripulada. Se calcula que la tripulación de una expedición marciana necesitaría entre 25 y 30 toneladas de oxígeno durante un año, de los cuales solo una tonelada se emplearía para respirar y el resto para el sistema de propulsión de su vehículo (suponiendo que emplee metano como combustible). Si estas 25 toneladas se lanzasen desde la Tierra habría que llevar aún más propelente para transportar esta masa extra según la ecuación de Tsiolkovsky, por lo que una misión capaz de generar su propio oxígeno en Marte se ahorraría una masa inicial de 400 toneladas. Una planta de oxígeno para una misión tripulada tendría que tener una capacidad de producción de unos 3 kg de esta sustancia a la hora.

Oxígeno generado por MOXIE (NASA).
Conjunto de celdas de MOXIE (NASA).

La fabricación de oxígeno en Marte se puede combinar con la fabricación de metano mediante el proceso Sabatier para ahorrar todavía más masa. Sin embargo, entonces habría que llevar dos plantas para extraer el combustible y el oxidante, respectivamente. Por otro lado, el proceso Sabatier requiere llevar y almacenar hidrógeno desde la Tierra hasta Marte, así que en algunos diseños de misiones tripuladas se plantea la posibilidad de fabricar solo el oxígeno y llevar el metano. Ahora bien, antes de crear una versión de mayor tamaño de MOXIE habría que solucionar varios detalles. El primero es la alta temperatura necesaria para la electrólisis, que implica un gasto energético considerable en una planta operativa para una misión tripulada (alrededor de 42 kilovatios, que se dice pronto). Una alternativa es emplear membranas electrolíticas basadas en polímeros, que pueden operar a menores temperaturas, pero se trata de una tecnología que es preciso desarrollar. Otro problema es conseguir un compresor adecuado, ya que MOXIE usa uno relativamente simple. También está la cuestión de qué hacer con el oxígeno generado. MOXIE usa bombeo mecánico para sacar el oxígeno, pues al fin y al cabo no se va a usar, pero una planta de mayor tamaño deberá comprimirlo y almacenarlo, lo que requiere más energía y plantea otros problemas de logística y seguridad. Otro debate es si este sistema para generar oxígeno a partir de la electrólisis del dióxido de carbono es mejor que la electrólisis del hielo que abunda en el subsuelo marciano. Por un lado, esta técnica permite que una nave sea capaz de fabricar oxígeno sin excavar, pero, por otro, supone ignorar un recurso muy importante que una misión tripulada no puede obviar. En todo caso, lo importante es que, por primera vez, hemos probado un sistema ISRU en otro planeta. El tiempo dirá si es un suceso histórico o una mera curiosidad tecnológica.

Perseverance e Ingenuity en el cráter Jezero (NASA/JPL-Caltech).


107 Comentarios

  1. Es un hito histórico que demuestra que es factible utilizar los recursos de otro cuerpo celeste para obtener productos esenciales para la supervivencia de los astronautas.

  2. «Cada sol son más los marcianos que se olvidan de sorpresas en su factura de oxígeno e instalan un Moxie en su propio hogar. Di adiós a la tiranía de las oxigeneras y fabrica tú propio oxígeno en casa. Además oferta especial, si llamas antes de que acabe el mes de Elon la instalación es gratis.»

    1. Muy bueno y realista. Lo del mes Elon, seguro. Y una estatua de 50 metros en el centro del domo del padre fundador con la mano extendida dando de comer a las palomas. Espero que no haya un impuesto al CO2 para ayudar a las oxigenadoras…

  3. Gracias Daniel!! Excelente artículo, no tenia idea de como funciona este experimento.

    Ya empezó el proceso de contaminar con oxígeno la atmósfera de Marte (de forma artificial). Claro si lo ventean!!

  4. Me parece que se podrían combinar los dos procesos, creo que la redundancia de sistemas es clave en un ambiente hostil. Dicho esto… me parece que la electrólisis del agua ahorraría el tema de transportar el hidrógeno… digo, por eso del H20 😁, pero como dices, restaría ver como almacenar todo: oxígeno, hidrógeno y metano.
    Gracias Daniel por mantenernos al tanto de los logros que suceden en Marte

    1. Del H2O puedes extraer H2 y O2. El O2 es imprescindible pero almacenar H2 es una tarea titánica, más aún en Marte.
      Del CO2 también puedes extraer O2 y te queda un residuo que es C o CO.
      Con la combinación adecuada de ambos procesos puedes, en efecto, usar el H2 que has obtenido del H20 y combinarlo con el C/CO para obtener CH4, que es un combustible bastante más fácil de almacenar que el H2.
      Veremos a ver pero apuesto, como indicas, a que se van a combinar ambos procesos.

    1. Ese es el plan de los X-Men.
      Moxie funciona sólo con entrada atmosférica. Para lo que quiere hacer SpX se necesita extraer, transportar y almacenar agua, lo que resulta más complejo.

      Gracias por la información, Daniel.

      1. Para eso, además, tienes que aterrizar donde haya agua de forma relativamente cercana en el subsuelo. Eso puede complicar la gestión de la base a lo largo de las diferentes estaciones.
        A priori yo soy partidario de una base más bien ecuatorial, olvidarnos del agua y fabricar el oxígeno con sistemas de este tipo.

        1. Ahí está precisamente el problema
          Que hacemos con el hidrogeno?
          Extraerlo del suelo es muy complicado
          Alguien sabe si es posible extraer agua de la atmósfera marciana?
          Tengo por entendido que hay un sistema que puede extraer algo de agua de la atmósfera de marte llamado WAVAR
          Alguien sabe algo?

          1. Olvida el hidrógeno, la vida es mucho más fácil sin el hidrógeno. El agua nos lo traeremos y el metano también.

  5. Este experimento me parece un todo un «desafío total» para la ciencia.

    Gracias por toda la info que das Daniel y por los comentarios de los expertos.

    y viva Radio Skylab!

  6. El riesgo de contaminar biológicamente Marte (quién sabe si la única probabilidad de estudiar vida no terrestre en todo el sistema solar si en los demás lugares posibles al final no la hay) con una misión tripulada a la superficie marciana es tan grande que, cuando sea técnicamente posible, la comunidad científica se opondrá vehementemente a la misión. No habrá viaje humano a la superficie de Marte.

    1. Es la comunidad científica la que poco a poco está haciendo técnicamente posible el viaje a Marte. Si para entonces todavía subsisten dudas sobre el estudio de la vida en el planeta, encontrará la forma de hacer el viaje para investigar mejor sin alterar las condiciones de Marte.

    2. Desde luego que el nombre te va de miedo. Por dios, no nos agües la fiesta. Desde luego al ritmo que llevamos de destrucción en nuestro planeta quizás necesitaremos paratos de estos a gran escala aquí y, probablemente antes de que lleguemos a Marte.

    3. Gracias Aguafiestas por aguarnos la fiesta, ¿Qué haríamos sin ti?

      Yo opino que generemos oxígeno sembrando patatas y, si algo va mal, confiemos ciegamente en la cinta americana (ninguna referencia a ningún libro) xD

    4. Cuando lleguemos a Marte, la primera afirmación del astronauta que pise suelo marciano será…»que magnífica desolación»…frase que me suena conocida en la historia de la exploración espacial. Coincido en que no habrá viaje humano a Marte. Con la exploración robótica alcanza y sobra para obtener el 99% de los conocimientos que satisfagan nuestra curiosidad y creo que no necesitamos más. Sostengo que hay que poner la inteligencia y los recursos económicos en salvaguardar los sistemas de mantenimiento vital de la Astronave Tierra. En Marte no se puede vivir, es inviable. Eventualmente, quizás se pueda sobrevivir por cortos períodos de tiempo a un costo astronómico.

      1. Para Bruno:
        Pues yo estoy convencido de que llegarán, y no sólo a Marte. Pero, no nos equivoquemos, el propósito final de todo es la explotación, la exploración y la ciencia es el único medio para conseguirlo 😬

  7. Estupenda entrada, gracias por divulgar con detalle y claridad.

    Me alegro de que este experimento haya tenido éxito, aunque no creo que ese proceso sea una manera viable de conseguir oxígeno a la escala que necesitaría una misión tripulada para sobrevivir y volver a la Tierra. En cambio, sí que sería adecuado en caso de querer retornar un pequeño cohete con muestras, evitando la contaminación biológica por usar organismos fotosintéticos para producir oxígeno.

    Si se toma la decisión de enviar humanos a Marte, aunque no lo veo necesario ni viable por muchos decenios, la contaminación biológica sería inevitable, así que no tendría justificación dejar de usar la fotosíntesis.

    Pienso que en Marte hay todo lo necesario para que vivan organismos que hacen fotosíntesis. Yo apostaría por empezar cultivando líquenes, que resisten ambientes extremos. Incluso sobreviven al vacío por mucho tiempo. Una capa de líquenes podría extraer agua del subsuelo con las fibras del hongo, podría mantener caliente el suelo haciendo de aislante, producir oxígeno y alimento (o combustible) y reproducirse con los recursos del lugar. Todo ello sin tener que fabricar y transportar máquinas desde la Tierra.

    1. «no creo que ese proceso sea una manera viable de conseguir oxígeno a la escala que necesitaría una misión tripulada para sobrevivir y volver a la Tierra.»
      Pues crees mal, relee el artículo de Daniel. Se necesitan 30 Tm de oxígeno, principalmente para rellenar el cohete de regreso. La NASA piensa que con una planta de una tonelada, y la energía necesaria para alimentarla, puede generar todo ese oxígeno en 1-2 años.
      Básicamente, se trataría de enviar la planta con un ciclo de anticipación con respecto a la misión tripulada.
      Sin embargo, esto requiere del despliegue robótico previo de toda la planta y del sistema de generación de energía, además de la acumulación del oxígeno con la suficiente fiabilidad, algo que en este momento es pura ciencia ficción.

      1. No leo mal, porque para escalarlo, como bien dices, «esto requiere del despliegue robótico previo de toda la planta y del sistema de generación de energía, además de la acumulación del oxígeno con la suficiente fiabilidad, algo que en este momento es pura ciencia ficción».

        1. Que ahora sea ciencia ficción es por un motivo de despliegue de recursos. Dentro de 20 años no va a ser ciencia ficción.
          En cambio, tus líquenes me parece que te los has fumado antes de escribir tu idea, fisivi…

          1. Me parece fenomenal, ahora sólo tienes que meter tus líquenes en una sonda de descenso como la del Perseverance (1 Tm) y hacer que tus líquenes te fabriquen en un par de años 30 Tm de oxígeno.
            Es muchísimas veces más sencillo escalar MOXIE para fabricarte la planta que lo que tú estás proponiendo.
            Cuando hablaba de ciencia ficción era por un simple asunto de no asignación de recursos, pero no porque hubiera que desarrollar una serie de tecnologías insalvables. Los líquenes van a seguir siendo ciencia ficción dentro de 30 años, la central ISRU no.

  8. «La fabricación de oxígeno en Marte se puede combinar con la fabricación de metano mediante el proceso Sabatier para ahorrar todavía más masa. Sin embargo, este proceso requiere llevar y almacenar hidrógeno desde la Tierra hasta Marte.»

    Daniel. Supongo que descartas la electrólisis del hielo de agua (que mencionas más tarde), del suelo marciano, por temas de si hay vida congelada en ella. Porque entonces ya no habría necesidad de traerlo de la tierra (el hidrógeno). Puedo entender que pudieran traer nitrógeno para ayudar a las plantas. A no ser que exista algún mineral que goce de una buena cantidad de él o la cantidad exigua de su atmósfera sea suficiente..

    —– aparte.

    Voy a venderles a la Nasa un acuario gigante, con bombas de vacío, un sistema de climatización con capacidad de -100ºC a 23ºC y alimentación de CO2, O2 y algún otro gas, para que puedan hacer los experimentos desde la tierra.

    1. Voy a venderles a la Nasa un acuario gigante, con bombas de vacío, un sistema de climatización con capacidad de -100ºC a 23ºC y alimentación de CO2, O2 y algún otro gas, para que puedan hacer los experimentos desde la tierra.

      Esto ya lo tienen en el JPL, Poli.

      1. Quizá no tan gigante como tienes en tú en mente… la del JPL es de unos 7.6 metros de diámetro jejeje.

        No vendría mal una cámara un poco más realista y que simule mejor el tema del terreno y polvo marcianos, la verdad.

        1. Gracias. No sabía qué usaban para los experimentos.
          Supongo que habrán metido dentro a Ingy para ver qué tal se desenvuelve en esas condiciones.

  9. Esta misión está siendo una gozada. No se si será por cómo está transmitiéndola la NASA pero la estoy disfrutando mucho más de lo que esperaba -lo que me gustan son orbitadores tipo Juno, Cassini, etc.-

  10. No tan deprisa.

    Casi todos los elementos químicos se presentan en la naturaleza en una mezcla de isótopos. Lo que caracteriza el comportamiento y la «personalidad» química es el número de electrones, que en un átomo neutro es igual al número de protones (el número atómico). Pero puede haber y hay un número de neutrones diferentes, eso es un isótopo. El hidrógeno tiene tres, el protio (ningún neutrón), el deuterio (un neutrón) y el tritio (dos neutrones), que es inestable, radiactivo, y termina desintegrándose (este término siempre se refiere al núcleo). Los tres son hidrógenos porque los tres tienen un único electrón en su corteza, que es lo que determina su comportamiento químico. La diferencia es más bien física, no química, el deuterio pesa el doble que el protio, y el tritio es triple. Se llama agua pesada a la que está constuida por deuterios en vez de protios, su densidad es más alta y sus propiedades físicas significativamente diferentes.

    Y las biológicas, más. El agua pesada es tóxica y mortal. Al ser más masiva (~un 20% más), todo el metabolismo con ella funciona mal, las reacciones metabólicas van más lentas y se acumulan problemas que terminan en la muerte. Nuestros organismos, el de TODOS los seres que habitan este planeta, están afinados para funcionar con hidrógeno que en promedio es una mezcla de los dos isótopos principales, cualquier desviación de ese promedio trae problemas, que pueden ser muy graves, potencialmente fatales.

    ¿Es distinta la composición isotópica de cada elemento en cada planeta? Por supuesto, es precisamente su firma. Sabemos que algo es de aquí o de allá precisamente por su proporción isotópica, es su huella digital. ¿Es grave en el caso del oxígeno? No lo sabemos. El hidrógeno es un caso especial porque las diferencias en masa son brutales, en el caso del oxígeno la diferencia entre el O-16 y el O-17 no es un 100% como entre el H-1 y el H-2. Pero la composición en Marte es distinta, que esto afecte al metabolismo es seguro, y las consecuencias no se saben. Es el viejo problema de «a ver, métete ahí a ver qué pasa». El agua pesada mata rápido (en días), esto podría tener consecuencias a largo plazo. Precisamente, el agua pesada tiene una toxicidad brutal porque ingerimos relativamente grandes cantidades de agua en relación a nuestro peso corporal (y las eliminamos en la misma medida), haciendo que la sustitución isotópica dentro de nuestro cuerpo sea más rápida que para otros elementos. Pues el oxígeno es algo que reciclamos en cantidades aún mayores, ingiriéndolo y excretándolo por numerosas vías (incluida el agua).

    Es posible ajustar la proporción isotópica a que sea similar a la terrestre, pero eso es ciencia ficción a día de hoy. Es más probable, mucho más, que la diferencia isotópica no cause problemas para estancias relativamente cortas (digamos meses), pero se puede apostar pasta a que una colonia marciana kaputt. El hecho es que no lo sabemos, habría que ir con hámsters a ver qué pasa, si un día la teniente Ripley ve a los hámsters criando malvas esta escena que nunca ha sido explotada en el cine yanki.

    Estamos afinados para funcionar en la Tierra y no sabemos las consecuencias de desviaciones, bueno, sí las sabemos… en último término. Desviaciones muy abruptas son fatales a corto plazo, desviaciones más sutiles crean problemas a más largo plazo. Otro día hablamos de la adaptación que es algo muy mal comprendido también.

    Así que haya calma. Esto es atarse los cordones, ni siquiera es un primer paso.

    1. Según este dato parece que la proporción de O18 y O17 puede estar en torno a un 20% enriquecido, con respecto a la terrestre. No sé si eso puede ser significativo para el potencial problema que comentas.
      https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2019/10/aa36234-19/aa36234-19.html

      Según la wiki, en la Tierra la proporción de O17 y O18 con respecto al O16 el del 0.2% y el 0.038%, así que que eso esté incrementado un 20% más no tengo la impresión de que pueda suponer ningún tipo de problema fisiológico…
      es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

    2. Viva la química! Es como un mecano. Cuando sepamos cómo podremos sintetizar azúcares alcohol etc para pasar allí unas temporadas. No se alimenta uno del aire. Ahora bien..pasito a pasito. Primero ir y venir y MOXigenarse bien !

      Que entrada inesperadamente tan interesante. Gracias D and Ur

    3. Dudo que la relación isotópica del oxígeno tenga importancia alguna para la supervivencia de humanos en Marte.

      Como bien dices, en el caso del hidrógeno la diferencia de masa es el doble entre el hidrógeno «normal» y el deuterio. Pero, incluso así, para causar efectos nocivos en la salud se requiere un porcentaje de agua pesada bastante elevado en el organismo. De la Wikipedia:

      «Because it would take a very large amount of heavy water to replace 25% to 50% of a human being’s body water (water being in turn 50–75% of body weight[48]) with heavy water, accidental or intentional poisoning with heavy water is unlikely to the point of practical disregard. Poisoning would require that the victim ingest large amounts of heavy water without significant normal water intake for many days to produce any noticeable toxic effects.

      De hecho, se menciona más abajo que un empleado de la central nuclear de Point Lepreau echó deliberada (y criminalmente) agua pesada en una máquina de café, sin que eso afectara a los empleados (sí que les afectó el tritio y otras sustancias radiactivas).

      Para el oxígeno la diferencia de masas entre el O16 y el O18 es del 11%. Bastante menos.

      En resumen, si para el hidrógeno se requieren proporciones muy elevadas, para el caso del oxígeno deberían ser tan altas (posiblemente superiores al 100%) que veo muy improbable que llegue a afectar. Pero vamos, si se quiere estudiar por si las moscas por mí perfecto, oye.

      Saludos

      1. Bueno, Pedro… pero tu propio enlace indica que se refiere a beber agua pesada y se arregla bebiendo agua normal.
        La cuestión es qué sucede cuando te pones a beber y respirar compuestos químicos de composiciones isotópica no terrestres.
        Indagué con el oxígeno y me pareció que sería irrelevante. No me puse a investigar sobre el agua marciana y la terrestre, pero imagino que también puede ser irrelevante la diferencia. Sin embargo nos falta el dato.

        1. Claro que era un enlace de agua pesada. El deuterio tiene utilidad en la industria nuclear, de ahí que exista la sustancia en abundancia y se puedan estudiar sus efectos. En cambio, nadie fabrica cientos de toneladas de O18.

          En la propia Tierra hay variaciones de la relación isotópica del oxígeno. El agua de lluvia tropical contiene más O18 que la polar y no tiene afectación alguna. Son variaciones de partes por mil, lejos del 20% que mencionas para Marte.

          Pero un 20% para el oxígeno no debería suponer un problema grave, teniendo en cuenta que a esa cifra empieza a ser tóxico el hidrógeno-2, cuya diferencia respecto al H1 es mucho más evidente que entre los isótopos de O.

          Pero vamos, que se gasten los dineros en hacer estudios de laboratorio y salimos de dudas ¿no? 😉

      2. Supongo que te refieres a beber agua pesada 100% D2O, algo un poco «dificilillo» de conseguir. El agua de Marte tendrá una ligera variación isotópica respecto la de la Tierra pero no creo que eso suponga ningún problema adicional al organismo, acostumbrado ya a que una parte de su H2O sea pesada.

        Al usar un átomo más pesado se produce el llamado efecto isotópico, es decir, como la energía de una molécula depende fundamentalmente de T al usar un átomo más pesado la frecuencia de vibración del enlace es algo menor y cuesta un poco más romperlo. Este efecto es, obviamente, máximo en el caso del cambio de un H por un D (y va disminuyendo según aumenta la masa atómica, para el O es muy pequeño).

      1. No hay absolutamente ningún problema para librarte del CO en el proceso de producción, lo viertes a la atmósfera sin más si no lo vas a usar para algún otro proceso, no va a tener impacto alguno.

        El único problema de el y del CO2, es su acumulación en la atmósfera del habitáculo y ese es un problema resuelto hace decadas, así que, tampoco es un problema mas allá del «no me pueden subir filtros a la estacion cada poco», hay que calcular bien el tema para toda la duración de la misión pues no tendrás reabastecimiento de filtros y escalar los sistemas conocidos en consecuencia.

  11. Si tuviéramos a MOXIE trabajando 8 horas diarias, por poner una media, a pleno rendimiento de 10 g / hora, serían 80 gramos por día.
    Una muy pequeña planta 10x, digamos un aparato MOXIE-10 es capaz de proporcionar los 800 g diarios de oxígeno que precisa un astronauta.
    Escalando directamente el peso (de 17 a 170 kg) que ya de por sí es asumir algo bastante ineficiente, parece claro que con una pequeña sonda tipo InSight podemos abastecer de oxígeno a nuestro Matt Damon que se había quedado tirado en Marte. (mientras no se estropee la máquina, claro)

    1. Ya lo que nos faltaba, que los MOXIES nos exijan una jornada de 8 horas diarias. Lo próximo será semanas de 5 soles, y 60 soles de vacaciones al año, ¿no?
      Luego los y las MOXIES nos pedirán 14 semanas de baja por maternidad/paternidad, 4 pagas extra, descuentos en el economato, seguridad social y pensiones de jubilación…
      Na, no puede ser. Abogo por mantener a los MOXIES en estricta esclavitud, 24 horas diarias 687 soles al año.

      1. Si trabajas con paneles solares y no con energía nuclear y dependiendo del dimensionamiento de los paneles solares con respecto a las necesidades, etc. es posible que no tengas la máquina funcionando a pleno rendimiento.
        Me da igual 8 que 12, puse 8 por que a sí me cuadraba bien para hacer 10x y que salieran los 800 g diarios que decía Daniel, aprox. Cuentas de la vieja 😅

        Pero tampoco nos engañemos a nosotros mismos. Las cosas se estropean, necesitan paradas de mantenimiento, etc. La eficiencia 100% no existe en el mundo real y mucho menos cuando hablamos de montar un sistema ISRU robotizado en Marte, no tenemos ni idea.
        Personalmente, además, huyo de cualquier sistema de generación eléctrica nuclear, etc. Eso son cosas carísimas y al alcance de muy pocas empresas. Mi planta ISRU es más ineficiente pero funciona con paneles solares y así mi start up no tiene que complicarse la vida con los departamentos de energía o defensa en USA 🤣

    2. No tan rápido vaquero!

      Te olvidas del suministro de energía olímpicamente.
      En MOXIE depende del plutonio del rover. Pero en una misión dependerá de paneles solares, los que ocupan volúmen y masa.
      Así a vuelo de pájaro, para mantener MOXIE funcionando mientras haya luz, necesitas lograr 1.5v lo que equivale a unos buenos 6mts2 de paneles. Ya con eso te pesan más los paneles que el propio MOXIE.
      Además si lo escalamos x10 para cumplir con el requisito de soporte vital, te vas a por lo menos 60mts2 de paneles, eso es como 1Tn 1.5Tn solo para alimentación. Multiplicalo por 4 marcianos y te dará una bonita media cancha de futbol solo y apenas generando el exígeno suficiente. Y no estoy poniendo en la ecuación las condiciones atmosféricas ó de estaciónes en Marte, que puede degradar bastante la radiación que reciban esos paneles. Facilmente se puede ir al doble, ni hablar que en la noche no funciona pero tiene que haber suministro de oxígeno. O sea que se debe producir al menos el doble en el día, para superar un ciclo de 24hs. A grosso modo estamos hablando de unos 2.000 metros2 como minímo.
      Y eso solo para soporte vital, si ya quieres producir O2 para cohetes, pues escala x10 esas cífras para obtenerlo en un plazo razonable, digamos los 2.5 años de cada ventana de lanzamiento. Aunque yo lo prefiriría cada 6 meses.
      Como ves el aparatejo es lo de menos, lo importante es como conseguir la energía. Que no son los 6 panelitos locos que usaba Mark Whatney para toda su travesía.

      Ahora preguntate lo importante, quién podría mover esas 100Tn de la Tierra a Marte de una sola vez y barato… Siiii cierta nave espacial que estan probando en Boca Chica… empieza con la letra S y termina con la letra P.

      Ya vez, la visión del profeta Elon es basta y profunda y contempla un sin fín de cosas, amén.

      1. Oh, sí. Ouch. Me fijé en los paneles de la InSight y confundí potencia de 3 kW con 3kWh al día. Mal visto por mi parte.
        Ya me parecía a mí…

  12. El pado fundamental e histórico será cultivar en Marte malta, lúpulo y cebada.

    La cerveza es el pilar de tida civilización humana. 😆😁

      1. Que conste que estoy honrando a la futura humana civilización en Marte con una jarra de VollDamm BIEN FRESQUITA.

        Los fallos ortográficos son cosa del teclado de pantalla de mi móvil, no de la cerveza 🙂 🙂

        1. Pero tu cerveza está deuterada… será la borrachera de un grado superior o a la intoxicación etílica tendremos que sumar la isotópica XD

  13. Si cada kg que se lleva al espacio vale su peso en oro literalmente, como Daniel muchas veces nos ha repetido, yo estoy seguro de que saldrá a cuenta extraer agua también en Marte para su uso directo y para fabricar metano con el hidrógeno. Al fin y al cabo hay hielo subterráneo en Marte en mucha mayor proporción de sitios que, por ejemplo, en la Luna. Lo que se ha hecho és un super-notición. Ahora una misión tripulada está mucho más cerca.

  14. ¿Así que con 5W se generan 6 g de oxígeno cada hora a partir de la atmósfera marciana?. Me lo apunto ya que en la novena lección de mi cursillo escribí (supongo que basado en estimaciones previas) que consumiendo 300 W, el ratio de producción de oxígeno sería de 22 g a la hora.
    De todas formas el mayor desafío para una industria ISRU está en la producción de 300 toneladas de metano a partir del agua congelada marciana y del CO2 de su atmósfera en, como mucho, medio año.

      1. vale, ya entiendo el problema, no es que tengas mal el dato, es que los 5W redondeados son para una de las celdas de SOXE, y SOXE lleva 10 (=> 50 W).
        Pero luego tienes que añadir todo el gasto energético de lo que no es SOXE pero que también consume bastante…. mira la diapositiva de mi otro comentario más abajo.

      2. Gracias Pochimax; ahora tengo apuntado en la lección 9 de mi cursillo:
        «Una célula electrolizadora de oxidación sólida usaría: 2CO2 –> 2CO + O2. Consumiendo 300 W, el ratio de producción de O2 sería de 22 g / hora. Lo cual implicaría que necesitaríamos unas 5000 de estas células (y 1.5 MW de potencia eléctrica) para producir, durante un año algo más de 900 T de oxígeno. El experimento Moxie demostró que con 320 W se generó en Marte 6 g de O2 a la hora.».
        Se ve que no leí bien esos 4 amperios y 1.2 voltios: 4*1.2 son casi 5 W. Pero ahora todo cuadra. Gracias de verdad Pochimax: no seré tan … así como suelo ser yo … la próxima vez que metas la pata en alguno se mis hilos.

        1. Gracias, Antonio. Pero tienes que mirarlo más en profundidad y con los consumos de energía de los diversos procesos separados y escalando por separado.
          5.000 celdas de una potencia unitaria de 5 W sólo requieren 25 kW de potencia y no 1.5 MW. A eso le tienes que sumar la potencia requerida por los otros subsistemas (compresor, calentadores, etc)
          Es cierto que necesitarás más energía para un compresor más potente o para calefactores más potentes… pero quizá eso no escale linealmente con respecto a lo que necesita MOXIE en conjunto y a medida que crezca el tamaño de la planta consigas eficiencias en todos esos consumos.

          Posiblemente para una planta del tamaño que indicas no se requiera tanta potencia eléctrica como 1.5 MW…

          1. Yo lo dejo como está. Lo de los 300W no recuerdo de dónde lo saqué, ni si se escalará o no como pongo. Son cálculos aproximados, pero apuntan a que se tardan años en obtener el oxígeno necesario para manufacturarlo como LOX para una Starship. Y mientras lo fabricas, la gente ha de seguir respirando.
            Por otro lado, sobre los 5 W vs. los 320W, en ese mismo jpg que tú enlazaste pbs.twimg.com/media/EgBJ-iMXoAAZq1y?format=jpg se ve que durante el «Soxe on», en modo de producción de oxígeno, pone 320 W de potencia utilizada. Que todo esto logrará mejores rendimientos hasta tal vez cuadruplicar la producción de oxígeno (de 6g a 24g) gastando incluso menos potencia (de 320 a 300W).

        2. O sea, los 4.8 W por celda son correctos… es la potencia de la bomba, de los calefactores y de otros subsistemas varios los que tienes que considerar para el cálculo energético de tu planta.

  15. Acabo de leer lo que dices, ur-700, y ha sido un pequeño jarro de agua fría. Porque cabe suponer que si Marte perdió grandes cantidades de agua al principio de su historia, la pesada que debe ser menos volátil haya aumentado su concentración ¿No se tiene ningún dato sobre la composición isotópica del agua marciana? ¿Ninguna sonda hasta ahora ha podido hacer ninguna medición? Yo sé que purificar uranio-235 para hacer bombas nucleares requiere una tecnología muy compleja. Debe ser posible hacer igual con el agua pero complicaría muchísimo la misión.

    1. El dato más recurrente en multitud de artículos es que el agua marciana está enriquecida con hasta 8 veces más deuterio (8 VSMOW, Vienna Standard Mean Ocean Water) que el agua oceánica terrestre.

      Pero luego hay artículos para todos los gustos, que sí, que no, que más o menos. En lo único que parecen estar de acuerdo es que la proporción deuterio/hidrógeno varía enormemente según la zona geográfica y el objeto de estudio.

      Porque, claro, no es lo mismo el hielo superficial, que el hielo subterráneo, que el vapor de agua atmosférico, que el «casi agua» (hidróxidos e hidroxilos) presente en las moléculas de muchos minerales, que el hidrógeno combinado con otros elementos aparte del oxígeno.

      1. Pero cuánto deuterio hay en el agua terrestre? Porque si es una minucia… 8 veces una minucia podría seguir siendo una minucia, a efectos fisiológicos

        1. Pues según esto…
          https://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_water#Semiheavy_water

          …en el agua terrestre 1 de cada 6400 átomos de Hidrógeno es Deuterio, repartidos así… 1 de cada 3200 moléculas de H₂0 es HDO (agua semipesada)… y 1 de cada 41 millones de moléculas de H₂0 es D₂0 (agua pesada).

          8 veces eso parece una minucia… pero en primer lugar ignoro la proporción «semipesada vs pesada» del agua marciana… y sobre todo ignoro qué efectos fisiológicos tendría el consumo ininterrumpido de esa aparente minucia. A mí lo que más me extraña es que esto NUNCA se menciona.

          En artículos acerca de los más variados temas es habitual toparse con «aclaraciones al margen» del tipo «pero tranquilidad, no pasa nada, son cantidades inocuas para el ser humano»… sin embargo yo JAMÁS he visto una «nota al margen» equivalente en ninguno de los artículos acerca del tema «agua en Marte», y mira que he leído unos cuaaantos.

          A lo mejor es que no he leído los suficientes, no sé 🙂

          1. No sé si estoy metiendo la pata en la proporción… si en el agua terrestre es 1 de cada 3200 moléculas etc, entonces ¿en Marte no es 8 de cada 3200 moléculas agua semipesada y 8 de cada 41 millones agua pesada?

            Con lo cual, intuyo que el problema no sería tal, no?

          2. Y yo intuyo lo mismo, pero a la intuición y al «sentido común» los carga el Diablo. La realidad es que no lo sé… y los que saben no dicen ni mu.

            Supongamos que los que saben no dicen ni mu porque no hay nada que decir, porque esto no es un problema ni grande ni chico, porque el problema no existe. Vale decir, supongamos que el único «problema» es la inquietud de los profanos que leen «deuterio» y automáticamente se temen lo peor.

            Perfecto. Ahora bien, resulta que los que saben se lo pasan desmitificando ora sí, ora también, las más variadas inquietudes imaginarias de los profanos en temas como radiación, productos transgénicos, materia oscura, y un literalmente INTERMINABLE etcétera… pero sobre este particular asunto, NI MU.

            Curioso, muy curioso.

  16. Genial entrada poniendo los puntos sobre las íes en el «debatillo» que habíamos iniciado pochimax y yo en la última entrada, muy informativo – ¡gracias Daniel!

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