Produzione di O₂ di successo su Marte

FUNZIONA COME UN ALBERO: lo strumento MOXIE a bordo del rover Perseverance può estrarre in modo affidabile ossigeno dall’anidride carbonica nell’aria marziana in varie condizioni atmosferiche, mostrando risultati a partire dal 2021. In sette cicli di prova, lo strumento ha raggiunto una media di sei grammi di ossigeno all’ora . Finora, il concetto ha avuto successo. Secondo il piano, fabbriche più grandi potrebbero produrre gas per l’aria respirabile dei viaggiatori su Marte e per azionare razzi sul Pianeta Rosso.

Dopo la Luna, Marte è diventato l’obiettivo dei viaggi spaziali con equipaggio: un giorno, i primi umani metteranno piede sul Pianeta Rosso. Le numerose sfide includono fornire ossigeno all’aria respirabile e azionare il razzo durante il viaggio di ritorno. Portare gli importi richiesti sarà un onere pesante. Quindi gli scienziati stanno lavorando su concetti per la produzione di gas in loco dalle risorse fornite dal pianeta. Il Mars In Situ Oxygen Resource Utilization Experiment (MOXIE) è dedicato a questo obiettivo: nell’ambito della missione Perseverance del rover Mars, si sta studiando la misura in cui l’ossigeno può essere ottenuto dall’anidride carbonica nella sottile atmosfera marziana mediante l’elettrolisi.

diventa CO₂ O₂

Il rover Marte, che è sulla superficie del pianeta da febbraio 2021, è dotato di uno strumento delle dimensioni di un pranzo al sacco. L’aria marziana, che contiene il 96% di anidride carbonica, viene prima aspirata attraverso un filtro per la rimozione della polvere. Viene quindi compresso e quindi fatto passare attraverso un dispositivo che divide elettricamente l’aria ricca di anidride carbonica in ioni ossigeno e monossido di carbonio. Quindi gli ioni ossigeno si combinano per formare O₂. Lo strumento MOXIE registra la quantità e la purezza del gas. Viene quindi rilasciato nell’atmosfera marziana insieme al monossido di carbonio.

Secondo il rapporto degli sviluppatori, il dispositivo MOXIE doveva essere progettato il più grande possibile per inserirlo nel carro della perseveranza. Per questo motivo, il concept è stato finora una versione beta non funzionante: il dispositivo viene acceso e spento per esperimenti temporanei. Il team spiega che ciò viene fatto in modo mirato in condizioni meteorologiche il più diverse possibili. “L’atmosfera di Marte è più diversificata di quella della Terra”, afferma l’autore principale Jeffrey Hoffman del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge. La densità dell’aria può variare fino a due volte durante l’anno e la temperatura può oscillare fino a 100 gradi. Quindi il nostro obiettivo è dimostrare che il sistema funziona in ogni momento”, afferma Hoffman.

Affidabile anche in condizioni instabili

Dall’atterraggio del rover, lo strumento MOXIE è stato acceso sette volte nel corso di un anno marziano, ogni volta impiegando alcune ore per riscaldarsi e poi un’altra ora per produrre ossigeno prima di spegnersi di nuovo. Ogni corsa era programmata a un’ora diversa del giorno o della notte e in diversi periodi dell’anno. Come riporta ora il team, il sistema ha finora dimostrato di essere in grado di gestire facilmente condizioni mutevoli. Ad ogni corsa, il dispositivo ha raggiunto il suo obiettivo di produrre sei grammi di ossigeno all’ora, l’equivalente di produrre un piccolo albero sulla Terra. “Stiamo utilizzando risorse sulla superficie di un altro pianeta convertendole chimicamente in qualcosa che potrebbe essere utile per una missione umana”, afferma Hoffman. “In questo senso, il successo è storico”, afferma lo scienziato.

In termini concreti, una produzione affidabile di ossigeno ora mostra il potenziale del concetto per le missioni spaziali con equipaggio su Marte: “Abbiamo imparato molto che ci aiuterà nei sistemi futuri su scala più ampia”, afferma il coautore Michael Hecht del MIT. I ricercatori prevedono che una versione ingrandita di MOXIE potrebbe essere inviata su Marte prima di una missione con equipaggio per produrre continuamente ossigeno nell’ordine di diverse centinaia di alberi. Con tale capacità, il sistema deve produrre abbastanza ossigeno per nutrire le persone dopo il loro arrivo e per alimentare un razzo per il ritorno degli astronauti sulla Terra.

MOXIE continuerà a essere testato sul carro della persistenza per ora, affermano gli scienziati: hanno in programma di aumentare la capacità e aumentare la produzione, specialmente nella primavera marziana, quando la densità atmosferica e i livelli di anidride carbonica sono particolarmente elevati. “Quindi imposteremo tutto su uno standard elevato tutte le volte che avremo il coraggio e lo faremo funzionare il più a lungo possibile”, afferma Hecht.

Fonte: MIT, NASA, articolo: Science Advance, doi: 10.1126/sciadv.abp8636

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