La NASA consigue fabricar oxígeno en Marte de manera fiable y en diferentes condiciones atmosféricas

En la roja y polvorienta superficie de Marte, a casi 160 millones de kilómetros de la Tierra, un instrumento del tamaño de una fiambrera está demostrando que puede hacer con fiabilidad el trabajo de un pequeño árbol. Si en abril de 2021 la NASA ya informó de que había logrado fabricar oxígeno en Marte, ahora confirma que ha podido hacerlo de manera fiable en diferentes condiciones atmosféricas.

El hallazgo, un paso importante en las posibilidades de una todavía lejana colonización de Marte, ha sido publicado hoy en la revista Science.  Desde febrero de 2021, el llamado “Experimento de utilización de recursos de oxígeno in situ en Marte” (Moxie, en su acrónimo inglés) ha estado fabricando con éxito oxígeno a partir de la atmósfera rica en dióxido de carbono del planeta, cuando aterrizó en la superficie marciana como parte de la misión del vehículo robotizado 'Perseverance', de la NASA.

Los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, en sus siglas inglesas), organismo responsable del Moxie, informan en una nota de prensa de que, a finales de 2021, el artefacto fue capaz de producir oxígeno en siete rondas experimentales en diferentes condiciones atmosféricas, incluyendo durante el día y la noche, y a través de las diferentes estaciones marcianas. En cada una de las pruebas, el instrumento alcanzó su objetivo de producir seis gramos de oxígeno por hora, más o menos el ritmo de un árbol pequeño en la Tierra.

Los investigadores prevén que una versión ampliada de Moxie podría enviarse a Marte como prolegómeno de una misión humana. El objetivo sería producir continuamente oxígeno al ritmo de varios cientos de árboles. Con esa capacidad, el sistema generaría suficiente oxígeno para mantener a los humanos una vez que llegasen y, especialmente, para alimentar un cohete que devuelva a los astronautas a la Tierra.

De momento, la producción constante de Moxie es un primer paso “prometedor” hacia ese objetivo. “Hemos aprendido mucho que servirá de base para futuros sistemas a mayor escala”, afirma Michael Hecht, investigador principal de la misión en el Observatorio Haystack del MIT.

La producción de oxígeno de Moxie en Marte también representa la primera demostración de la “utilización de recursos in situ”, que es la idea de cosechar y utilizar los materiales de un planeta (en este caso, el dióxido de carbono en Marte) para fabricar recursos (como el oxígeno) que de otro modo tendrían que ser transportados desde la Tierra.

“Se trata de la primera demostración de utilizar realmente recursos en la superficie de otro cuerpo planetario y transformarlos químicamente en algo que sería útil para una misión humana”, afirma el investigador principal adjunto de Moxie, Jeffrey Hoffman, profesor de esta práctica en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT. “Es histórico en ese sentido”.

La versión actual de Moxie es pequeña por diseño, para que quepa a bordo del ‘Perseverance’, y está construida para funcionar durante periodos cortos, arrancando y apagando con cada carrera, dependiendo del programa de exploración del vehículo y de las exigencias de la misión. En cambio, una fábrica de oxígeno a gran escala incluiría unidades más grandes que, idealmente, funcionarían de forma continua.

Cómo funciona

Moxie primero aspira el aire marciano a través de un filtro que lo limpia de contaminantes. A continuación, el aire se presuriza y se envía a través de un instrumento desarrollado que divide electroquímicamente el aire rico en dióxido de carbono en iones de oxígeno y monóxido de carbono.

A continuación, los iones de oxígeno se aíslan y se recombinan para formar oxígeno molecular respirable, u O2, cuya cantidad y pureza se mide en el Moxie antes de devolverlo al entorno de forma inocua, junto con el monóxido de carbono y otros gases atmosféricos.

Desde el aterrizaje del vehículo ‘Perseverance’ en febrero de 2021, los ingenieros han puesto en marcha el instrumento siete veces a lo largo del año marciano, cada vez tardando unas horas en calentarse y luego otra hora en fabricar oxígeno antes de volver a apagarse. Cada ejecución se programó para una hora diferente del día o de la noche, y en diferentes estaciones, para ver si podía adaptarse a los cambios en las condiciones atmosféricas del planeta.

“La atmósfera de Marte es mucho más variable que la de la Tierra”, señala Hoffman. “La densidad del aire puede variar en un factor de dos a lo largo del año, y la temperatura puede variar en 100 grados. Uno de los objetivos es demostrar que podemos funcionar en todas las estaciones”.

Hasta ahora, Moxie ha demostrado que puede fabricar oxígeno en casi cualquier momento del día y del año marcianos. “Lo único que no hemos demostrado es que funcione al amanecer o al anochecer, cuando la temperatura cambia sustancialmente”, dice Hecht. “Tenemos un as en la manga que nos permitirá hacerlo, y una vez que lo probemos en el laboratorio, podremos alcanzar ese último hito para demostrar que realmente podemos ponerlo en marcha a cualquier hora”.

Una baza ganada

A medida que Moxie siga produciendo oxígeno en Marte, los ingenieros planean ampliar su capacidad y aumentar su producción, especialmente en la primavera marciana, cuando la densidad atmosférica y los niveles de dióxido de carbono son altos. También vigilarán el sistema en busca de signos de desgaste.

Si MOXIE puede funcionar con éxito a pesar de encenderse y apagarse repetidamente, esto sugeriría que un sistema a escala real, diseñado para funcionar continuamente, podría hacerlo durante miles de horas. “Para mantener una misión humana en Marte tenemos que llevar muchas cosas desde la Tierra –como ordenadores, trajes espaciales y hábitats–; pero si puedes fabricar allí el viejo y simple oxígeno ya tienes mucho ganado”, apunta Hoffman.