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.
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.
¿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).
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.
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.
Hito histórico. Primer intento de terraformar Marte.
🙂
(Un gesto si que es xq algo difundirá , digo yo)
Hombre, primer intento, tanto como primer intento pues… 🤔
La primera alga cianofícea, como quien dice ?
Uhm mm
Una fue la primera supongo. Verdeazulada.
Supongo que una etapa de descenso de una sonda…o un «escai crein», o una sonda europea creando un agujero, ya dejaron sus gases de escape, sus gases volatiles o no…al descender o estallar.
Otra cosa es que sea oxigeno, en ese caso persy se tiro unas flatulencias (no se escucharon)
Pues creo que la zona ecuatorial poco.se necesitara metano y oxieno , para eso necesitaran agua y dioxido de carbono … en las zonas polares hay abundantes reservas …
Lo que no se ha escrito es la necesidad de nitrogeno, y eso es algo muy necesario para no usar atmosferas muy ricas en oxigeno (no se si es perjudicial para la salud en periodos muy largos), PERO SOBRETODO ES IMPRESCINDIBLE para cultivar plantas. Y nitrogeno en Marte, creo haber leido, parece haber poco; ese si que habria que llevarlo.
Me alegro por el experimento y que haya funcionado bien, pero ese experimento es sencillo de replicar en la Tierra y deberia funcionar igual en Marte.
pero este experimento tendría efectos secundarios? como cambio de clima, contaminación u otros.
Otro off topic : despega con éxito la crew dragón 2 con otros 4 astronautas a la iss en resumen : Boeing 0 spacex 10 😈
¿tercer vuelo tripulado? (M-18, M-17, D2)
Unos de ida y otros de vuelta. A eso me referia Pochi.
– 9 de abril de 2021 la M-18 Yuri A. Gagarin -> ISS
Oleg Novitsky,, Pyotr Dubrov y Mark Vande Hei
– 17 de abril : Soyuz MS-17-> Tierra
Ryzhikov, Kud-Sverchkov y Rubins tras pasar 185 días
– 23 de abril: Dragon Endeavour (Crew-2)-> ISS
Shane Kimbrough, Megan McArthur, Akihiko Hoshide y Thomas Pesquet
Ah! vale ya te comprendo
Yo sólo contaba como vuelos los de ida. Y, por tanto, en el año en el que se produjo el vuelo de ida.
Lo contrario es hacerle un poco de trampa al transbordador, que apenas podía estar dos semanas y algo en órbita (y tendría menos posibilidades de estar repartido en distintos años)
Al paso que vamos habra que adaptarse. Ya que se esta liando una menuda por ahi afuera. Y habra de todo. Viajes de ida y vuelta, viajes de ida, viajes de vuelta , unos vacios, otros con personal… asique , como en los demas medios de transporte humano tendremos que contar «viaje», por un lado misiones o viajes con retorno de las naves en cuestión y por otro los vuelos «tripulados·» o mejor dicho con transporte de humanos o quizas de seres vicos si en el futuro subimos algo mas a las granjas (ejemplo: caprino, ovino, vacuno… o mascotas) Quien sabe.
Ni que decir tiene que antes llevaremos robots y tendremos viajes robóticos por tanto. Evidente. Muy probable.
Intercambiador cislunar: !Pasajeros a la cápsula!
OFF TOPIC
Hoy ha muerto a los 93 años José Luis Comellas, un clásico de la astronomía amateur en España. Somos miles los aficionados que hemos contemplado el cielo de la mano de su libro «Catálogo Messier».
Comellas era también historiador. Descanse en paz.
Ooops. Sí, lo tengo en mi biblioteca… descanse en paz.
Y en Tribuna de Astronomía y en muchos más sitios…
Estoy seguro de que es muchísimo más fácil separar el agua pesada del agua con protio porque la diferencia de densidades es muy alta, a ojo unas 100 veces respecto al uranio.
Pero también supongo que en el hielo de Marte tiene que haber agua pesada con O17 y O18 y eso sí que me parece peligroso, porque consumimos mucho O2.
Hay que analizar esos hielos marcianos para saber las posibilidades del ISRU, incluso para saber si los motores cohete pueden funcionar con esos isótopos.
Perdón, era respuesta a Juan Blanco
Este demostrador tecnológico sí que me parece interesante, crucial incluso. Un Marte autosuficiente y autoproductivo es vital, pensando en (muy) futuras colonias…
Ahora bien, no es por intentar ser más aguafiestas que el Aguafiestas que comentó antes, pero… suponiendo que la fabricación de oxígeno sea finalmente viable a gran escala, qué pasa con la radiación solar, rayos cósmicos y compañía?? Podemos respirar ‘eau de roches’ ou ‘fume de carozo’ como decimos por aquí, que como no tengamos un escudo protector, por lo menos tan bueno como el que genera el campo magnético de nuestro planeta, vamos dados…🤔
Se está estudiando algo en este sentido?? Incluso pensando en las salidas al exterior de los astronautas…
Seguro que se está estudiando en ese sentido y en otros muchísimos más en los que yo no caería. El problema será tenerlos todos a punto y que se puedan integrar juntos en poco espacio para poder mandar gente para allá.
Y no sería más fácil sacar oxígeno e hidrógeno del agua de hielo.?
👍
17kg es un poco burrada, pero por otro lado es un experimento significativo. Lo chulo es que no hace falta minería, el problema es que es un sistema año exótico y poco eficiente para ser práctico. Si no va a ser el sistema del futuro lo encuentro lo hubiera cambiado por un buen experimento, pero en cualquier caso es trascendente.
Pará, pará, pará….me estas diciendo que precy se tira gases?
Por otro lado… 17Kg el experimento? No habia forma de «adelgasar» el experimento con otros materiales?
(Ya saben…en el LM se «limo» capas de metal de las estructuras)
Quisas asi podrian colocar otro experimento mas
Gracias mil por el artículo. Los puntos sobre las íes.
Parece que aún nos falta un camino largo para ir a Marte, permanecer un año terrestre y volver, con la titánica tarea que eso conlleva y que ahora se ve más clara, pero pasito a pasito.
¿Qué tal llevar más experimentos e ir escalado ? 😉
Desde luego, la novela de «El Marciano» es más meritoria teniendo en cuenta que explica este mismo proceso de funcionamiento de MOXIE (incluso menciona el Zirconio y los 800°C) en cuanto a explotar el CO2 marciano en lugar del hielo, pienso que para las primeras misiones es una solución «conservadora» (si es que ese término se puede encajar en una misión tan atrevida) utilizar hielo sería más útil en misiones posteriores en las que ya hubiese una infraestructura en Marte para extraer agua, pero para las primeras misiones es mejor, pienso yo, encomendarse a electrólisis de CO2 combinada con el proceso Sabatier, ineficiente energéticamente, pero seguro, al depender de un recurso que literalmente flota por la superficie. Bastante audaz será viajar a Marte por primera vez como para pasarse de innovadores.
Todo el contenido en este artículo sobre el perseverance y todos los implementos que lo conforman esta bien detallado de como funciona un gran avance de la ciencia y tecnología americana para el conocimiento del mundo desde el Perú un abrazo para los EE.UU.