Astronautas no estação espacial pode parecer distante, mas eles estão a apenas 248 milhas da Terra: um pouco mais do que a viagem de Nova York a Washington DC. Tudo o que eles precisam pode ser entregue em um pedido relativamente curto. Os astronautas que visitam Marte não terão acesso tão fácil. A distância média do planeta vermelho da Terra é de 140 milhões de milhas.
Podemos planejar missões de abastecimento, mas tomando tudo junto para o passeio seria caro e impraticável. Como Mark Watney em A marciano, os exploradores terão que viver da terra demasiado.
Tem havido muitas propostas de como os astronautas podem produzir o essencial, mas até recentemente nenhuma tecnologia havia sido testada em campo. Agora, graças a uma máquina chamada MOXY, guardado no rover Perseverance da NASA, podemos dizer definitivamente que os humanos serão capazes de produzir oxigênio em Marte.
Em um artigo do artigo publicado esta semana em Os avanços da ciência, os investigadores disseram que sete execuções experimentais de uma hora ao longo de 2021 demonstram que o MOXIE pode converter de forma confiável o dióxido de carbono em oxigênio equivalente a uma pequena árvore. Em testes que abrangem várias temperaturas e pressões, dia e noite, no inverno e no verão, a máquina corajosa respirou constantemente na atmosfera marciana e exalou pelo menos seis gramas de oxigênio por hora.
O MOXIE faz sua mágica sugando o ar, filtrando a poeira e comprimindo e aquecendo os gases a 800 graus Celsius. O ar aquecido flui através de um instrumento de eletrólise de óxido sólido que divide o dióxido de carbono - que compõe 96% da atmosfera marciana— em oxigênio e monóxido de carbono. A máquina então separa o oxigênio e expele o monóxido de carbono, juntamente com outros gases, como escape.
“Esta é a primeira demonstração de realmente usar recursos na superfície de outro corpo planetário e transformá-los quimicamente em algo que seria útil para uma missão humana”, disse o vice-investigador principal do MOXIE, Jeffrey Hoffman, professor da prática no Departamento do MIT. de Aeronáutica e Astronáutica, em um lançamento.
Uma 'floresta' marciana
A demonstração é apenas o começo. Uma versão futura, do tamanho de um “pequeno freezer”, produziria oxigênio a uma taxa equivalente a várias centenas de árvores. Fabricando cerca de três quilos de oxigênio por hora ao longo de 26 meses, a máquina poderia alimentar um tanque de armazenamento para manter os astronautas respirando e abastecer sua viagem de volta para casa.
Para chegar lá, a máquina teria que provar ser capaz de operar sem parar no ambiente hostil de Marte – e precisaria de muito mais energia.
“A energia é a área em que esperamos ver mais melhorias no MOXIE ampliado”, Dr.Michael Hecht, diretor associado do Observatório Haystack do MIT e investigador principal do MOXIE, disse Hub de singularidade.
“No Perseverance, usamos até 300 watts para produzir cerca de 8 gramas por hora de oxigênio, o que representa não muito mais do que 10% de eficiência em relação à quantidade de energia eletroquímica necessária para separar a molécula de CO2. Esperamos que o sistema em escala real seja mais de 90% eficiente, com base em estudos detalhados.”
Alguns desses ganhos serão porque uma máquina maior pode funcionar com pressões mais baixas, economizando energia na compressão, disse o Dr. Hecht. Mas principalmente será graças a economias de escala – você pode produzir gramas ou quilogramas com os mesmos eletrônicos, por exemplo.
Ainda exigirá uma fonte de energia confiável, é claro. Segundo o Dr. Hecht, um reator nuclear com capacidade de cerca de 10 quilowatts (atualmente em desenvolvimento pela NASA) deve dar conta do recado.
O benefício de se tornar nuclear é a confiabilidade e a longevidade. O Opportunity Rover da NASA, alimentado por painéis solares, encontrou seu destino quando uma tempestade global de poeira bloqueou o sol. A fonte de energia nuclear da Perseverance, por outro lado, é independente e avaliado para durar 14 anos.
Falando em tempestades de poeira, para uma máquina que ganha a vida sugando o ar, tempestades globais com duração de semanas ou meses parecem inimigos formidáveis. De fato, disse o Dr. Hecht, como seria de esperar que os filtros de ar em casa entupissem, o mesmo acontecerá em Marte.
“Estudamos extensivamente a filtragem de poeira e parece ser um daqueles casos em que a natureza é gentil conosco. As tempestades em si não são um problema tão grande quanto a constante entrada de poeira”, disse ele. “Mas, felizmente, a poeira não segue o fluxo de ar com tanta facilidade nessas baixas pressões, então quase toda ela pode ser eliminada por simples defletores que forçam o ar a contornar os cantos à medida que é puxado para o sistema.”
Embora algumas grandes perguntas tenham sido respondidas, a equipe planeja continuar testando o MOXIE. Eles vão executá-lo ao anoitecer e ao amanhecer, quando as temperaturas marcianas oscilam mais descontroladamente, empurrá-lo para produzir mais oxigênio e monitorar cuidadosamente o desgaste. Enquanto isso, na Terra, a Oxeon, empresa que fez a unidade de eletrólise, já construiu e testou um sistema que é 100 vezes maior.
Próxima parada em Marte?
Em quanto tempo precisaremos de um produto acabado não é certo. A NASA está planejando lançar o Artemis I este ano, um trampolim para a lua e, eventualmente, espera-se, para Marte. Enquanto isso, a China está de olho no planeta vermelho e a SpaceX está correndo para completar seu foguete em Marte. As datas-alvo para o touchdown variam do final desta década até algum momento da década de 2030.
De agora em diante, precisaremos resolver muitos desafios significativos. Mas descobrir como produzir ar para respirar e combustível para uma viagem para casa é uma grande caixa para verificar. “É o que os exploradores fazem desde tempos imemoriais”, Hoffman disse A Washington Post. “Descubra quais recursos estão disponíveis onde você está indo e descubra como usá-los.”
Crédito de imagem: NASA
