El rover Perseverance de la NASA extrae oxígeno de Marte por primera vez

Perseverance, el más reciente rover de la NASA sobre la superficie marciana, ha sumado un nuevo logro a una creciente lista de hitos: convertir parte de la delgada atmósfera del planeta rojo, rica en dióxido de carbono, en oxígeno. Pudo hacerlo gracias a un instrumento experimental del tamaño de una tostadora, llamado Experimento de utilización de recursos in situ para extracción de oxígeno en Marte (MOXIE por sus siglas en inglés). La prueba tuvo lugar el 20 de abril, 60 días marcianos (o soles) después del aterrizaje de Perseverance el pasado 18 de febrero.

Aunque la demostración tecnológica apenas inicia, podrá allanar el camino para que lo que alguna vez fue ciencia ficción se convierta en un hecho científico: aislar y almacenar oxígeno en Marte para ayudar a propulsar los cohetes que usarían los astronautas para despegar desde el planeta rojo. Estos dispositivos también podrían llegar a proporcionar aire respirable a los propios astronautas. MOXIE es una investigación de tecnología de exploración, como lo es también la estación meteorológica denominada Analizador de dinámica ambiental de Marte (MEDA, por su siglas en inglés), y es patrocinada por la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD, por sus siglas en inglés) y la Dirección de Misiones de Exploración y Operaciones Humanas de la NASA.

"Este es el primer paso crítico para convertir dióxido de carbono en oxígeno en Marte", dijo Jim Reuter, administrador asociado de la STMD. "MOXIE tiene más trabajo por hacer, los resultados de esta prueba son muy prometedores mientras avanzamos hacia nuestro objetivo de llevar astronautas a Marte un día. No solo usamos oxígeno para respirar. La propulsión de cohetes también requiere oxígeno, y los futuros exploradores dependerán de la producción de propulsores en Marte para su retorno a casa".

Sea para cohetes o astronautas, el oxígeno es fundamental, dijo el investigador principal de MOXIE, Michael Hecht, del Observatorio Haystack del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Para quemar combustible, un cohete requiere más oxígeno por peso. Traer a cuatro astronautas desde la superficie marciana en una misión futura requeriría aproximadamente 7 toneladas métricas de combustible y 25 toneladas métricas de oxígeno. En contraste, los astronautas que viviesen y trabajasen en Marte necesitarían mucho menos oxígeno para respirar. "Los astronautas en Marte tal vez consumirían una tonelada métrica entre todos en un año", explicó Hecht. Para quemar combustible, un cohete requiere más oxígeno por peso. Traer a cuatro astronautas desde la superficie marciana en una misión futura requeriría aproximadamente 7 toneladas métricas de combustible y 25 toneladas métricas de oxígeno. En contraste, los astronautas que viviesen y trabajasen en Marte necesitarían mucho menos oxígeno para respirar. "Los astronautas en Marte tal vez consumirían una tonelada métrica entre todos en un año", dijo Hecht.

Transportar 25 toneladas métricas de oxígeno de la Tierra a Marte sería una tarea ardua. Transportar un convertidor de oxígeno de una tonelada, un sucesor de MOXIE más grande y poderoso capaz de producir esas 25 toneladas, sería mucho más económico y práctico.

La atmósfera de Marte está compuesta en un 96% de dióxido de carbono. MOXIE trabaja separando los átomos de oxígeno de las moléculas de dióxido de carbono, que están conformadas por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Un producto de desecho, el monóxido de carbono se libera a la atmósfera marciana.

El proceso de conversión requiere altos niveles de calor para alcanzar una temperatura aproximada de 800 grados Celsius. Para adaptarse a esto, la unidad MOXIE está elaborada con materiales resistentes al calor. Esto incluye piezas de aleación de níquel impresas en 3D, que calientan y enfrían los gases que fluyen a través de ellas, y un aerogel ligero que ayuda a conservar el calor. Una fina capa de oro en el exterior de MOXIE refleja el calor infrarrojo, evitando que se irradie hacia el exterior y dañe potencialmente otras partes del Perseverance.

En esta primera ejecución, la producción de oxígeno de MOXIE fue modesta, poco más de 5 gramos, equivalente a unos 10 minutos de consumo de oxígeno para un astronauta. MOXIE está diseñado para producir hasta 10 gramos de oxígeno por hora.

Esta prueba fue diseñada para verificar que el instrumento sobrevivió al lanzamiento desde la Tierra, al viaje de casi siete meses a través del espacio profundo y al descenso con Perseverance el 18 de febrero. Se espera que MOXIE extraiga oxígeno al menos nueve veces más en el curso de un año marciano (casi dos años terrestres).

Estos ciclos de producción de oxígeno ocurrirán en tres fases. La primera fase comprobará y caracterizará la función del instrumento, la segunda fase ejecutará el instrumento bajo distintas condiciones atmosféricas, como diferentes horas del día y estaciones. En la tercera fase "iremos más allá de los límites" dijo Hecht, probando nuevas modalidades operativas, o introduciendo "nuevos desafíos, como ejecuciones donde se comparen las operaciones a tres o más temperaturas diferentes".

"MOXIE no es solo el primer instrumento que produce oxígeno en otro mundo", dijo Trudy Kortes, directora de demostraciones tecnológicas de la STMD. Es la primera tecnología de su tipo que ayudará a las futuras misiones a "vivir de la tierra", utilizando elementos propios del entorno de otro mundo, también conocido como uso de recursos en el lugar.

"Está tomando regolito, la materia que se encuentra en el suelo, y lo pasa a través de una planta de procesamiento, convirtiéndolo en una estructura grande, o tomando dióxido de carbono, el mayor componente de la atmósfera, y convirtiéndolo en oxígeno", dijo. "Este proceso nos permite convertir materiales abundantes en cosas utilizables tales como: propulsores, aire respirable o, combinado con hidrógeno, agua".

Un objetivo clave de la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de evidencia de vida microbiana extinta. El rover también caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, allanará el camino para la exploración humana del planeta rojo, y será la primera misión en recolectar y almacenar muestras de roca y regolito (fragmentos de roca y polvo).

Las misiones posteriores de la NASA, en cooperación con la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés), enviarán naves espaciales a Marte para recoger estas muestras selladas de la superficie y traerlas a la Tierra para su estudio exhaustivo.

La misión Perseverance 2020 es parte del plan de exploración de la Luna a Marte de la NASA, que incluye las misiones Artemis a la Luna, que ayudarán a preparar el camino a la exploración humana en el planeta rojo.

Para conocer más sobre el rover Perseverance visita los enlaces: https:/mars.nasa.gov/mars2020/ y https://www.nasa.gov/perseverance (ambos en inglés).

Por Karen Fox / Alana Johnson/ Clare Skelly, Oficina Central, Washington

Andrew Good, Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California

Leer en inglés