Utilización de recursos en el sitio (ISRU) es todavía una ciencia temprana.Por lo tanto, la tecnología utilizada puede ser mejorada.Una de las tecnologías que hizo uno de los materiales más útiles para ISRU (oxígeno) es queen este momento– Experimento de utilización de recursos del campo de oxígeno de Marte.El modelo más pequeño de MOXIE se probó recientemente en Perseverance el año pasado.Su objetivo principal es producir oxígeno en la atmósfera marciana.
El oxígeno es útil de muchas maneras.Vehículo de la salida de Marte, parteMisión de retorno de muestras de Marte, y el gas de soporte vital necesario.Cualquier fuente de oxígeno puro en Marte o en cualquier otro planeta sería bienvenida por cualquier explorador humano allí.Una tecnología competidora ahora conocida como el ciclo de “adsorción/desorción por oscilación térmica” (TSSD) está siendo apoyada por el programa Conceptos Avanzados e Innovadores (NIAC) de la NASA.¿Puede ser realmente mucho mejor?
Para responder a esta pregunta, es mejor entender primero qué hace MOXIE.La tecnología subyacente que utiliza celdas electrolíticas de óxido sólido ha sido bien entendida y utilizada en la Tierra durante muchos años.Para que funcione en Marte, los ingenieros agregaron un impulsor para enfocar la atmósfera marciana.Después de aplicar presión, la atmósfera se calienta a 800 grados centígrados y el CO2 se somete a electrólisis para separar el oxígeno del carbono.
El resultado es oxígeno puro, pero también tiene algunos inconvenientes importantes.El primero es el carbono, otro elemento producido en este proceso.En parte porque es tan común, el carbono no es un material valioso para ISRU, por lo que se considera un desecho en lugar de una recuperación.Por lo tanto, a veces obstruye el propio electrolizador.El carbono no es la única fuente de posibles atascos.El polvo de Marte podría obstruir inicialmente las bombas mecánicas necesarias para concentrar la atmósfera marciana, que es lo suficientemente delgada como para hacer funcionar el electrolizador.Estas bombas también contribuyen a los requisitos generales de energía del sistema. Esto también incluye electrolizadores, que deben operar a 800 grados centígrados.
Todo ese consumo de energía hace que el sistema sea costoso.Una máquina MOXIE capaz de generar 2 kg de O2 por hora (suficiente para sostener a dos exploradores) requiere alrededor de 25 kW de potencia, o un poco menos que el promedio de uso doméstico estadounidense por día.Puede que no parezca mucho, pero aprovechar la energía solar en Marte es mucho más difícil.Las plantas de energía solar iniciales construidas para hacer funcionar el sistema MOXIE eclipsarán el hábitat que solo puede suministrar oxígeno a dos astronautas.
Ingrese un TSSD que elimine los tres problemas principales con MOXIE.El sistema en sí se basa en un sistema de bombeo termoquímico. Este sistema de bombeo se basa en las diferencias térmicas para mover la atmósfera a la ubicación adecuada, eliminando la necesidad de una bomba mecánica.Tampoco descompone el CO2, por lo que no hay contaminación por carbono.Finalmente, el Dr. Ivan Ermanoski, PI en un proyecto financiado por NIAC y profesor de investigación en la Universidad Estatal de Arizona, espera que sea un 90 % más eficiente que MOXIE sin requerir demasiada energía.
Los detalles de cómo hacer todo esto aún deben desarrollarse, pero conceptualmente, la idea fue respaldada por un artículo publicado en marzo de 2020. El proyecto NIAC en sí mismo continuará ese proceso.Parece ser una pregunta de la ciencia de los materiales sobre si podemos encontrar el tipo adecuado de material absorbente que funcione en las condiciones ambientales adecuadas en Marte.Sin embargo, realizar solo la mitad de las ventajas del sistema representaría un gran avance en la tecnología ISRU para Marte y más allá.
Aprende más:
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Imagen principal:
Representación gráfica del ciclo TSSD.
Créditos – Ivan Ermanowski