Cómo respirarán los astronautas marcianos del futuro

Aunque la NASA ya tiene un aparato dentro del Perseverance que ha sido capaz de producir oxígeno en Marte, la agencia americana sigue buscando nuevas tecnologías que mejoren las actuales y que ayuden a conseguir el sueño de establecer colonias humanas fuera de nuestro planeta. Ahora, un nuevo sistema propuesto por investigadores de la Universidad Estatal de Arizona ha llamado su atención. Según sus creadores es 10 veces más eficiente que la tecnología actual, es mucho más sencillo, robusto y requiere mucha menos energía.

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Producir oxígeno en Marte es uno de los grandes desafíos a los que nos tenemos que enfrentar si queremos mantener a humanos durante largos periodos de tiempo en Marte o la Luna. Los futuros colonos espaciales que las habiten van a necesitar el oxígeno, y no solo para respirar, sino también para poder combinarlo con el hidrógeno y crear el combustible necesario para volver a la Tierra.

Ese oxígeno es muy caro de transportar. Aunque el coste de mandar cargas al espacio ha bajado considerablemente desde la aparición de SpaceX —algo que cuando esté listo su Starship se espera que aún baje muchísimo más— envíar desde aquí el oxígeno para las colonias de Marte tendría un precio prohibitivo.

Por eso hay muchos esfuerzos tecnológicos de la NASA que se están dirigiendo a diseñar infraestructuras sostenibles que permitan utilizar los recursos que se encuentran. en el terreno. La agencia espacial americana se refiere a estas tecnologías como ‘In-situ Resource Utilization’ (ISRU) y de su desarrollo depende en gran medida nuestro éxito como colonos espaciales.

La propuesta de los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) busca sustituir a MOXIE, el aparato experimental que lleva el ‘rover’ Perseverance en su interior y que el pasado abril consiguió extraer 5,4 gr de oxígeno de la atmósfera marciana por primera vez en la historia.

A diferencia de MOXIE, que extrae oxígeno al romper el dióxido de carbono, el sistema de los investigadores de la UEA lo absorbe mediante una técnica termodinámica llamada ‘thermal swing sorption/desorption’ (TSSD). Según sus creadores esta manera de obetner el oxígeno de la atmósfera de Marte requiere de unas 30 a 50 veces menos trabajo que obtener el oxígeno mediante la división del CO₂.

“Se espera que TSSD sea unas 10 veces más eficiente que MOXIE”, dicen los investigadores. “En el caso de MOXIE, la potencia requerida para la producción de propulsor de oxígeno es de 30 kW. La estimación de TSSD es de sólo 4 kW, es decir, un 90% menos que MOXIE”.

Además esta tecnología puede usarse también en sistemas portátiles, por lo que podría servir para proveer de oxígeno tanto a los vehículos presurizados que sirven para transportar a los astronautas por la superficie marciana como a los ‘rover’.

“Aplicando la TSSD en los rovers, la potencia estimada para la producción de oxígeno es de sólo unos 50 W por persona”, dicen los investigadores. “Estas ventajas se amplían aún más si [el sistema] se alimenta con calor en lugar de electricidad”.

Otra de las ventajas de la TSSD frente a MOXIE es que no necesita horas para ponerse en funcionamiento, según sus creadores lo hace en cuestión de minutos y además soporta muy bien los periodos de intermitencia y los reinicios.

“La TSSD es extremadamente sencilla, barata y robusta, sin piezas móviles y con una larga vida útil”, escribe Ivan Ermanoski, profesor de investigación en la ASU. “A diferencia de MOXIE, la TSSD no es susceptible a la deposición de carbono. La temperatura máxima del proceso es de aproximadamente 260 ºC frente a los 800 ºC que emplea MOXIE”.

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Ermanoski cree que si tiene el éxito previsto, la TSSD supondrá un gran salto en las capacidades ISRU en Marte y cabe esperar que mejore significativamente y reduzca el riesgo de la exploración humana en el Planeta Rojo.

“La posibilidad de ampliar considerablemente la zona de exploración es especialmente emocionante, ya que permitiría un programa de exploración de Marte mucho más amplio que el previsto actualmente”, asegura Ermanoski. “Además, la ISRU de Marte basada en la TSSD podría allanar el camino para la ISRU en muchos otros entornos —por ejemplo, Venus, Europa o Titán— y la ISRU de otros gases de interés, como el agua (vapor), el nitrógeno y el monóxido de carbono”.

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El futuro de la NASA es una serie de artículos sobre proyectos experimentales que la agencia espacial estadounidense financia en su fase embrionaria. Algunos de estos proyectos pasan por diferentes fases anuales hasta llegar a hacerse realidad mientras que otros servirán de base para otros proyectos y misiones en el futuro.