El año pasado, la NASA logró algo con lo que los escritores de ciencia ficción han estado soñando durante décadas: crear oxígeno en Marte. Un dispositivo del tamaño de un microondas conectado al rover Perseverance de la agencia convirtió el dióxido de carbono en 10 minutos de oxígeno respirable. Ahora, los físicos dicen que han ideado una forma de usar haces de electrones en un reactor de plasma para crear mucho más oxígeno, potencialmente en un paquete más pequeño.
La técnica podría algún día no solo ayudar a los astronautas a respirar en el Planeta Rojo, sino que también podría servir como una forma de crear combustible y fertilizante, dice Michael Hecht, científico experimental del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Pero Hecht, quien lidera el instrumento móvil de producción de oxígeno, dice que el nuevo enfoque aún tiene una serie de desafíos que superar antes de que pueda llegar a nuestro vecino solar.
Cuando Perseverance aterrizó en el cráter Jezero en 2020, llevó a cabo el Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno de Marte (MOXIE). El dispositivo aspira aire marciano, que es 95% de dióxido de carbono. Al bombear una corriente entre dos electrodos de carga opuesta en una celda electroquímica, MOXIE puede dividir el dióxido de carbono en monóxido de carbono e iones de oxígeno. Los iones de oxígeno luego se combinan entre sí para producir oxígeno gaseoso.
El experimento ha sido una prueba de concepto exitosa. Pero para funcionar, MOXIE necesita presurizar y calentar el aire marciano, lo que requiere piezas adicionales que consumen energía y lo hacen voluminoso.
Vasco Guerra, físico de la Universidad de Lisboa, pensó que un reactor de plasma podría ser un mejor enfoque. Un haz de electrones, acelerado a un nivel de energía específico, puede dividir el dióxido de carbono en sus iones componentes, o plasma, al igual que MOXIE.
Además, un reactor de plasma sería muy adecuado para la atmósfera marciana, que es unas 100 veces más delgada que la de la Tierra. Crear y acelerar un haz de electrones en el aire es mucho más fácil, dice Guerra. “Hay una presión ideal para el funcionamiento con plasma”, dice. «Marte tiene precisamente esta presión correcta».
En el laboratorio, él y sus colegas bombearon aire diseñado para igualar la presión y la composición de Marte en tubos de metal. A diferencia de MOXIE, no necesitaban comprimir ni calentar el aire. Sin embargo, al disparar un haz de electrones en la cámara de reacción, pudieron convertir aproximadamente el 30% del aire en oxígeno. Estiman que el dispositivo podría crear alrededor de 14 gramos de oxígeno por hora: suficiente para soportar 28 minutos de respiración, informa hoy el equipo en el Revista de Física Aplicada.
El equipo de Guerra aún necesita resolver algunos problemas prácticos, señala Hecht. Para funcionar en Marte, el dispositivo de plasma necesitaría una fuente de energía portátil y un lugar para almacenar el oxígeno que produce, todo lo cual podría hacerlo tan voluminoso, si no más, que MOXIE, dice. Si las agencias espaciales estuvieran dispuestas a gastar millones de dólares en desarrollarlo, como hizo la NASA con MOXIE, el enfoque de plasma podría madurar, dice Hecht. Le gusta especialmente cómo se podría sintonizar el haz de electrones para dividir otras moléculas atmosféricas, como el nitrógeno, para crear fertilizante. “No hay nada de malo con la técnica de plasma aparte de que es mucho menos madura [than MOXIE],» él dice.
