Il successo del primo impianto di ossigeno su Marte: l’esperimento MOXIE dimostra la fattibilità dell’estrazione di ossigeno dall’atmosfera marziana

Ossigeno per gli astronauti su Marte: ottenere ossigeno dall’atmosfera marziana è fattibile, dimostrato dal successo dell’esperimento MOXIE sul rover “Perseverance” della NASA su Marte. Perché la piccola scatola è stata in grado di ottenere ossigeno in tutti i test scindendo l’anidride carbonica su Marte. Produceva circa sei grammi di O2 all’ora, dopo tutto, come un piccolo albero. Tuttavia, dispositivi più grandi e funzionanti in modo permanente potrebbero produrre più ossigeno in futuro.

Se gli astronauti visiteranno Marte in futuro o vi resteranno per un periodo di tempo più lungo, avranno bisogno di ossigeno, per respirare, ma anche come carburante per il viaggio di ritorno. Tuttavia, poiché le quantità richieste non possono essere portate dalla Terra su Marte, devono essere prodotte in loco. Dalla primavera del 2021, una scatola delle dimensioni di una scatola da scarpe a bordo della navicella spaziale Marte sta testando se e come ciò sia possibile.perseveranzaEsperienza MOXIE.

Ossigeno dalla scissione dell’anidride carbonica

MOXIE raccoglie ossigeno assorbendo e comprimendo l’aria marziana sottile ma ricca di anidride carbonica. Il gas, che consiste per il 94% di anidride carbonica, viene quindi riscaldato a circa 800 gradi e immesso in un recipiente con due elettrodi. Lì avviene l’elettrolisi: la scissione dell’anidride carbonica in ossigeno e monossido di carbonio. L’ossigeno si raccoglie al catodo e può essere utilizzato come gas respiratorio, ad esempio, mentre i gas rimanenti rifluiscono nell’atmosfera dopo essere stati filtrati.

Già nell’aprile 2021 a prima prova Questo ha generato con successo ossigeno in loco. Da allora, MOXIE ha completato sette cicli e, come previsto, ha prodotto circa sei grammi di O2 all’ora. Dopotutto, ciò corrisponde alla produzione di ossigeno di un giovane albero a foglie caduche. “Questa è la prima dimostrazione dell’uso delle risorse su un altro pianeta”, afferma il capo scienziato di MOXIE Jeffrey Hoffman del Massachusetts Institute of Technology (MIT). “In questo senso, questo è storico”.

Produzione di O2 in condizioni estreme

Ma soprattutto, il piccolo impianto di ossigeno è stato in grado di ottenere gas respirabile in tutte le condizioni testate: durante il giorno, la notte e in diverse stagioni. “L’atmosfera di Marte è molto più varia di quella della Terra”, spiega Hoffman. “La loro densità di gas può variare di due volte nel corso di un anno marziano e la temperatura è di circa 100 gradi. Quindi era importante dimostrare che la generazione di ossigeno è sempre possibile”.

Questo è esattamente ciò che ha ottenuto MOXIE: un piccolo impianto di ossigeno riesce a produrre una media di sei grammi di O2 all’ora anche con una densità minima di anidride carbonica nell’atmosfera marziana o temperature inferiori a 74 gradi. “Il prossimo test si svolgerà durante la più alta densità di gas dell’anno”, afferma Michael Hecht, collega di Hoffman. Cercheremo quindi di generare più ossigeno possibile. Utilizzeremo il dispositivo il più possibile e lo faremo funzionare il più a lungo possibile”.

Più resistente del previsto

A differenza dei futuri impianti di ossigeno sul sito, MOXIE non è ancora progettato per il funzionamento continuo: le riserve di energia del “perseverante” rover Marte non sono sufficienti per questo. Pertanto, il dispositivo deve sempre essere riscaldato lentamente per diverse ore prima che possa quindi essere in grado di raccogliere attivamente ossigeno per un’ora buona. Quindi si raffredda di nuovo a temperatura ambiente. Questi cambiamenti costanti tra temperature sotto lo zero e 800 gradi C rappresentano un carico termico significativo per il sistema.

Tuttavia, la decomposizione è limitata: “È probabile che MOXIE sia in grado di soddisfare il suo fabbisogno di sei grammi di produzione di O2 all’ora per più di 60 cicli”, spiegano i ricercatori. In seguito, le varianti più grandi del sistema vedranno comunque meno modifiche: “L’impianto di ossigeno su larga scala sarà composto da unità più grandi e funzionanti continuamente”, afferma Hoffman.

Ossigeno per i futuri astronauti su Marte

Secondo gli scienziati, l’esperimento MOXIE è stato un completo successo e un inizio promettente per l’estrazione di importanti risorse dalla superficie di Marte nel sito. “MOXIE ha dimostrato che l’estrazione di ossigeno dall’atmosfera marziana utilizzando la tecnologia dell’elettrolisi di ossido solido è fattibile e scalabile e che soddisfa le aspettative di efficienza e qualità”, spiega il team.

In preparazione per una futura missione con equipaggio su Marte, una versione grande di MOXIE potrebbe essere inviata su Marte prima che gli astronauti atterrino e inizino ad estrarre ossigeno lì. “Un sistema simile a MOXIE con una capacità da 2 a 3 chilogrammi di O2 all’ora può generare abbastanza ossigeno per produrre carburante per una sonda di ascesa su Marte entro 26 mesi”, spiegano Hoffman e colleghi. (Progressi della scienza, 2022; doi: 10.1126/sciadv.abp8636)

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

1 settembre 2022

– Nadia Podebrigar