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El rover Perseverance que acaba de lanzarse rumbo a Marte desde Florida está pensado para allanar el camino a una futura misión tripulada a Marte, en parte. Por ello, a bordo del rover Perseverance viaja el instrumento MOXIE, pensado para extraer oxígeno de la atmósfera, que se compone principalmente de dióxido de carbono, lo cual logrará si consigue antes separar los átomos de oxígeno de las moléculas de dióxido de carbono.
MOXIE (Mars OXygen In situ resource utilization Experiment) nos ayudará a prepararnos para esas primeras misiones al demostrar que podemos producir nuestro propio oxígeno en Marte para utilizarlo como propelente para cohetes y para que la tripulación respire cuando los exploradores astronautas lleguen allí.
MOXIE fue propuesto y desarrollado a través de una colaboración entre investigadores del Observatorio Haystack del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts y el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT (AeroAstro), junto con ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL).
En la película de 2015 The Martian, cuando el astronauta Mark Watney (interpretado por Matt Damon) se quedó varado en Marte, logró sobrevivir el tiempo suficiente para coordinar una misión de rescate de encuentro con su tripulación al vivir en la tierra del Planeta Rojo. Este es el principio básico detrás de la utilización de recursos in situ, o ISRU, y MOXIE representa un primer paso importante en la realización de ISRU para futuros exploradores de Marte.
"No solo se necesita oxígeno para que la gente respire, sino que también se necesita para que los cohetes. Si están quemando combustible, necesitan oxígeno para consumirlo", dice Michael Hecht, investigador principal de MOXIE y director de investigación en el MIT.
Los lanzamientos consumen una gran cantidad de combustible: impulsar una nave espacial para salir de la atracción gravitacional de la Tierra requiere una gran cantidad de energía, y regresar a la Tierra requiere hacerlo nuevamente. Además, los tanques pesados necesarios para transportar el oxígeno necesario para una misión determinada ocupan un valioso espacio en una nave espacial cuidadosamente calibrada. Aquí es donde entra en juego el enfoque ISRU.
"En lugar de llevarlo con nosotros, ¿por qué no hacerlo cuando llegamos allí cuando lo necesitamos?", dice Hecht. "El oxígeno existe en Marte, pero no de forma que podamos usarlo. Ese es el problema que estábamos tratando de resolver con MOXIE".
Una fuente potencial de oxígeno es el hielo que existe debajo de la superficie marciana. Pero extraer este hielo requeriría maquinaria compleja, y el acto físico de cavar y perforar provocaría un desgaste significativo en el equipo, lo cual es un problema cuando una persona de reparación está a un planeta de distancia. Afortunadamente, había otro recurso potencial que el equipo puede aprovechar para generar oxígeno: la atmósfera.
"Con el enfoque de extracción, debe extraer el hielo, refinarlo y procesarlo para liberar el oxígeno, y traerlo de vuelta, lo cual no es algo que podamos hacer robóticamente, especialmente dentro de nuestras limitaciones de espacio", dice Hecht. "Quería encontrar un enfoque mucho más simple. La atmósfera marciana es de aproximadamente un 96 por ciento de dióxido de carbono, por lo que construimos un pequeño árbol mecánico, porque eso es mucho más fácil que construir una empresa minera autónoma en miniatura".
El objetivo de MOXIE es recolectar el dióxido de carbono abundante en el aire marciano, convertirlo en oxígeno y medir la pureza del oxígeno. Después de extraer el aire marciano, el sistema filtra el polvo, lo comprime y luego lo introduce en el electrolizador de óxido sólido (SOXE), el elemento clave que toma dióxido de carbono a presión y utiliza una combinación de electricidad y química para dividir la molécula en oxígeno y monóxido de carbono. Se analiza la pureza del oxígeno, y luego el oxígeno se devuelve a la atmósfera marciana.
Actualmente, el plan es realizar al menos 10 sesiones productoras de oxígeno a lo largo de la misión en la mayor cantidad posible de condiciones ambientales y estacionales. Debido a la intensa cantidad de energía requerida para ejecutar el experimento MOXIE, el equipo se coordinará con los otros investigadores, que deberán apagarse durante el tiempo de ejecución de varias horas de MOXIE y luego esperar la mayor parte de un día marciano (llamado un sol) para que las baterías de Perseverance se recarguen. Los datos se enviarán de vuelta a un laboratorio en el campus del MIT, donde se analizará el rendimiento de MOXIE.