La estudiante de doctorado, McKinney con el dispositivo NRP-DBD Omicrono
El MIT desarrolla un reactor de plasma: la tecnología que traerá de vuelta a los primeros astronautas que vivan en Marte
Poder fabricar oxígeno como futuro para vivir en otros planetas o simplemente para mejorar la vida en la Tierra, así avanza esta innovación científica.
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SpaceX ha completado recientemente una prueba clave para seguir su camino a la Luna y Marte. Su inmenso cohete Starship ha realizado el primer vuelo orbital a la Tierra.
Starship es la lanzadera elegida por la NASA para futuras misiones a la Luna, donde se pretende instalar una base con habitantes. Después de este logro, le tocará el turno al planeta rojo, donde las condiciones son aún más exigentes.
El polvoriento suelo de Marte solo lo han pisado hasta ahora por unos cuantos rovers. Para cuando se quiera mandar a los humanos allí, necesitarán mucha tecnología para sobrevivir y regresar, como fabricar oxígeno in situ.
“Si no construimos estaciones de servicio en Marte, será muy difícil traer humanos de vuelta a la Tierra”, afirma Lanie McKinney, candidata a doctora del MIT que trabaja en este proyecto. “Vamos a necesitar alguna forma de producir el combustible allí mismo”.
Los investigadores del MIT están utilizando plasma frío para convertir el dióxido de carbono en oxígeno y monóxido de carbono. Esta tecnología podría utilizarse para producir sistemas de soporte vital y propulsores en Marte, en cuya atmósfera abunda el dióxido de carbono.
Los reactores de plasma ofrecen varias ventajas para las misiones a Marte: consumen únicamente energía eléctrica, funcionan a temperaturas y presiones cercanas a las ambientales, son compatibles con la disponibilidad intermitente de energía y permiten una amplia gama de procesos químicos.
Marte habitable
De esta forma, las futuras misiones a Marte, no solo permitirán a los humanos vivir allí, también serán más independientes del abastecimiento desde la Tierra. Los primeros astronautas que se atrevan a dejar este planeta atrás para adentrarse en los paisajes desérticos de Marte se enfrentarán con una presión atmosférica extremadamente baja, rondando los 7 milibares, un 1% de la presión de la atmósfera terrestre.
Además, la atmósfera está compuesta principalmente por dióxido de carbono, hasta un 95% con trazas de oxígeno, vapor de agua y metano. Aprovechar estos recursos en favor de los exploradores es clave, incluso, para aplicar esas nuevas tecnologías en mejorar las condiciones de vida en la Tierra.
Este objetivo no es nuevo, la NASA lleva décadas detrás de la fabricación de oxígeno en Marte. El dispositivo Moxie logró producir en 2021 pequeñas cantidades. El aparato emitía seis gramos de oxígeno por hora, similar como parte del vehículo robotizado Perseverance de la NASA. Este pequeño instrumento también salió de los laboratorios del MIT.
Perseverance en Marte Omicrono
Tras aspirar el aire marciano a través de un filtro para limpiarlo de contaminantes, el aire se presuriza y se envía a otros elementos que divide electrónicamente el aire rico en dióxido de carbono en iones de oxígeno y monóxido de carbono.
Un pequeño reactor
Perseverance sigue dando vueltas por el planeta vecino, la NASA considera que podría seguir operando hasta, al menos, el año 2031. Sin embargo, aquí en la Tierra se trabaja para superar lo conseguido con los innumerables instrumentos que este robot porta.
En la imagen inferior se puede ver el dispositivo Descarga de Barrera Dieléctrica Pulsada Repetitivamente en Nanosegundos (NRP-DBD), relleno de microesferas. En este pequeño reactor de plasma desarrollado por el MIT, el CO2 fluye a través del sistema y se descompone para producir oxígeno.
NRP-DBD relleno de microesferas Omicrono
La conversión de CO2 mediante plasma utiliza descargas eléctricas frías para activar y descomponer el CO2 mediante excitación vibracional y electrónica. El reto que tienen entre manos este equipo es separar el oxígeno antes de que se recombine.
“En realidad, podemos realizar la etapa de conversión muy bien”, explica McKinney. “Pero lo que sucede en un plasma es que lo convertimos y luego obtenemos una mezcla que necesita ser separada”.
McKinney trabaja en el Grupo de Plasma Aeroespacial con la profesora asociada Carmen Guerra-García, titular de la cátedra Esther y Harold E. Edgerton.
Su trabajo actual combina el reactor de plasma con una membrana selectiva de oxígeno diseñada para extraerlo rápidamente. McKinney y sus compañeros de investigación no comprenden del todo el proceso de integración, cómo el entorno del plasma reactivo afectará a la membrana.
Aún quedan años por delante hasta que esta tecnología tenga que servir de soporte vital para los primeros humanos en viajar tan lejos en el espacio.
Su uso en la Tierra
Esta innovación también es clave para mejorar la vida en la Tierra. A medida que la sociedad avanza hacia la neutralidad de carbono, las tecnologías de utilización de carbono que sean eficientes tanto en costes como en energía resultan esenciales.
![Ahmad Elgazzar, estudiante de posgrado, Haotian Wang, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular; y Shaoyun Hao, investigador asociado](["https:\/\/s3.elespanol.com\/k\/imgp\/cms\/elespanol\/10999337.jpg?p=w:320\/h:180&h=a58gVLis"])
En este planeta, actualmente el exceso de dióxido de carbono se recoge principalmente de procesos industriales y se reutiliza para otros usos, por ejemplo, como combustible o producción de plásticos, incluso para fabricar bebidas carbonatadas y conservas de alimentos.
Recientemente, la Universidad de Stuttgart en Alemania ha desarrollado un motor de plasma capaz de utilizar el aire de la atmósfera más alta como propelente para satélites que van a operar en la órbita terrestre durante largos periodos.
