MOXIE: fent respirable l'atmosfera de Mart

Un petit reactor, situat al sinus del receptor mòbil (rover, en anglès) Perseverance, és d’una importància cabdal perquè ha aconseguit transformar a petita escala l’atmosfera de Mart, dominada pel diòxid de carboni, en oxigen respirable. Aquest reactor, anomenat MOXIE, té unes mides de només 24 x 24 x 31 cm³, i al llarg de tres anys ha realitzat 16 experiments in situ al planeta vermell, entre els quals la generació de 122 grams d’oxigen, aproximadament el que respira un gos petit en 10 hores. Aquest èxit és una fita que obre camí a l’exploració espacial i a les primeres expedicions tripulades a Mart.

Figura 1. Imatge de Mart mostrant el receptor mòbil Perseverance (NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS).

Podríem considerar MOXIE com una avançada de les noves tècniques instrumentals que permetran obtenir recursos en altres mons. El desenvolupament d’aquestes tècniques, conegudes amb l’acrònim anglosaxó ISRU (In Situ Resource Utilization), especialment en relació amb l’exploració de Mart, augmentarà significativament el seu pes en les pròximes dècades, i té tal rellevància que ja és un dels objectius actuals dels nostres projectes de recerca en el CSIC.

D’aquest experiment fet pel MOXIE dependrà l’exploració tripulada del planeta vermell, perquè l’ús de l’oxigen resultarà transcendental per molts motius —no oblidem que tenir oxigen a l’atmosfera és un avantatge, encara que sigui enllaçat amb el diòxid de carboni, perquè no caldrà escalfar o, fins i tot, fondre minerals sòlids per obtenir-lo, com ocorria a la Lluna.

Òbviament, els futurs reactors que es desenvolupin hauran de ser realment eficients per extreure quantitats d’oxigen suficients que permetin l’exploració de Mart així com el viatge de mesos de durada al qual s’enfrontaran els intrèpids astronautes. Així, per exemple, per poder utilitzar l’oxigen com a propulsor d’una nau lleugera per treure quatre astronautes de la superfície marciana, necessitaríem unes 25 tones d’oxigen per cada 7 tones de combustible per a coets. D’altra banda, si pensem en la respiració d’un astronauta, caldria facilitar-li al voltant d’una tona mètrica d’oxigen per romandre un any explorant la superfície marciana. Tanmateix, i com a avantatge en aquest cas, un reactor portàtil com MOXIE permetria reutilitzar el diòxid de carboni produït per la respiració humana durant la missió, reciclar-lo i transformar-lo novament en oxigen perfectament respirable.

Figura 2. El reactor miniaturitzat MOXIE (NASA/JPL-Caltech).

En aquests tres anys en actiu a bord del receptor mòbil Perseverance, que igualment fa tres anys que recorre la superfície del planeta roig recollint mostres de roca i realitzant diversos experiments, MOXIE ha demostrat l’eficiència del seu sistema, basat en l’electròlisi, per convertir l’abundant diòxid de carboni de l’atmosfera marciana en oxigen molecular. En essència, MOXIE recull diòxid de carboni, el comprimeix i el filtra per eliminar qualsevol contaminant. Més tard el calfa, separant l’oxigen del monòxid de carboni (CO). Finalment, l’oxigen produït s’aïlla encara més mitjançant un component ceràmic calent i carregat que aconsegueix que els àtoms ionitzats d’oxigen es fusionin, per donar lloc a l’oxigen molecular que finalment respirarien els astronautes. En aquest cicle, el monòxid de carboni intermedi produït és expulsat a l’atmosfera de Mart i, atès el seu caràcter neutre, no resulta reactiu per a l’ambient marcià.

Ara MOXIE ens fa somniar de nou que en un futur no gaire llunyà la humanitat podria aconseguir la fita de ser un ens multiplanetari.

BIBLIOGRAFIA

Duffard R., I. González Gómez, M.J. Jurado, J.M. Trigo-Rodríguez, C. Rossi, M. Schimmel, T, Bravo y M. Paza Zorzano (2021) "In Situ Resources Utilization", al llibre Our Future: Space Colonization & Exploration, CSIC, vol. 12, ISBN:978-84-00-10760-4, p. 13-41.

Trigo-Rodríguez J.M. (2012) Las raíces cósmicas de la vida, ISBN: 978-84-939695-2-3, Ediciones UAB, colección El espejo y la lámpara, Servei Publicacions Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Barcelona.