Revés técnico en el proyecto para extraer oxígeno de la superficie lunar
Mientras la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea) esperan que los astronautas vuelvan a la Luna a finales de esta década como parte del programa Artemis de la NASA, los científicos están investigando formas de permitir que los seres humanos sobrevivan en la superficie lunar durante semanas o más sin necesidad de reabastecimiento constante para la Tierra.
Aprender a utilizar el hielo de agua atrapado en los
cráteres profundamente sombreados, o cómo extraer el oxígeno del regolito, el
suelo lunar, lo que se conoce como “utilización de recursos in situ”, podría
ser clave para esas operaciones a largo plazo. Pero los científicos aún están
aprendiendo hasta qué punto las condiciones ambientales de la Luna -y, más
adelante, de Marte- podrían dificultar el uso de los recursos allí más de lo
que se espera en la Tierra.
Una de las tecnologías más prometedoras para crear
en la Luna todo tipo de materiales, desde oxígeno respirable hasta materiales
de construcción, es el proceso electroquímico de la electrólisis, que utiliza
cargas eléctricas para separar el oxígeno del suelo lunar fundido. Sin embargo,
un nuevo estudio publicado el martes en la revista Nature Communications revela
que los sistemas de electrólisis en entornos de baja gravedad como los de la
Luna y Marte podrían ser menos eficaces que en la Tierra.
“Si no se tiene en cuenta esto, si se hace funcionar
el mismo sistema, en la Luna, que se ha probado en la Tierra, se va a producir
mucho menos producto, lo cual es bastante crítico si se está planificando lo
que se necesita para funcionar durante un determinado periodo de tiempo”,
declaró la Dra. Beth Lomax, investigadora de la ESA y autora principal del
estudio.
La Dra. Lomax y sus colegas comenzaron su estudio
porque se habían realizado pocos trabajos sobre la electrólisis de material
fundido en condiciones de baja gravedad. Pero como el método típico para
estudiar los efectos de las condiciones de baja gravedad en la Tierra -subir a
un avión y dejar que el piloto lo haga volar a través de una serie de subidas e
inmersiones parabólicas pronunciadas- sería peligroso con materiales fundidos,
la Dra. Lomax y sus colegas utilizaron una pequeña célula de electrólisis de
agua para sustituir una célula de electrólisis de mayor temperatura. Colocaron
su célula electrolítica en una centrifugadora y comprobaron el buen
funcionamiento del proceso de electrólisis a distintos niveles de gravedad
durante los vuelos parabólicos, pero también realizaron experimentos similares
en tierra en una centrifugadora.
El estudio
arrojó dos resultados importantes. En primer lugar, descubrieron que, en las
condiciones de gravedad más bajas, similares a las de la Luna, las burbujas de
gas que se formaban aplicando una carga eléctrica al agua -el producto que los
astronautas lunares querrían recoger- se coagulaban alrededor de los electrodos
debido a la menor gravedad, lo que aumentaba la resistencia eléctrica y reducía
la eficacia del proceso en un 11 por ciento.
En segundo lugar, aprendieron que al realizar el
experimento en el aire y en tierra, ahora pueden modelar de forma fiable la
electrólisis en baja gravedad en centrífugas en tierra en adelante sin
necesidad de llevar al aire, y también pueden realizar experimentos más largos.
“Se podría poner toda una carga útil destinada a la
Luna en una de las centrifugadoras de gran diámetro con las grandes góndolas y
hacerla girar durante un mes si se quisiera”, comentó la Dra. Lomax. “En
cambio, con los vuelos parabólicos, las torres de caída y otras plataformas de
gravedad cero, la duración está muy limitada”, ya que las condiciones de
microgravedad duran unos 18 segundos.
La electrólisis no es totalmente nueva en el ámbito
de la tecnología espacial, según Jerry Sanders, jefe de capacidad de la NASA
para la utilización de recursos in situ. Los electrolizadores de agua se han
utilizado en la Estación Espacial Internacional y los investigadores e ingenieros
de la NASA conocen bien el funcionamiento de estos sistemas en entornos de baja
gravedad.
“Donde no tenemos un buen manejo es en el regolito
fundido”, mencionó Sanders. “Así que creo que es un documento oportuno en
términos de que estas eran cosas que ya estábamos considerando. Creo que tendrá
que hacernos pensar mucho más en los materiales del ánodo y del cátodo y en
cómo se fabrican, porque eso favorecerá o degradará bastante el crecimiento de
las burbujas.”
Sanders señala que no es necesario diseñar sistemas
fiables de electrólisis del regolito lunar para ir a la Luna, ya que el
programa Apolo no utilizó esa tecnología. Pero le gusta hacer una analogía
entre acampar y establecerse en una zona: A nadie le importa meter toda la
comida y el agua en una acampada de tres días, pero meterlo todo para muchas
semanas o meses en un lugar remoto es otra cosa.
Y debido a la inmensa cantidad de energía que se
necesita para volar cualquier cosa al espacio, empacar para la Luna, o Marte,
es mucho más complicado que empacar para una escapada en las montañas.
“Por cada kilo que aterrice en la Luna o en Marte,
tengo que poner en órbita 10 kilogramos, o más”, explicó Sanders. “Si pensamos,
por ejemplo, en Marte, se necesitan entre 20 y 30 toneladas métricas de
propulsor para sacar a la tripulación de la superficie y volver a ponerla en
órbita”.
Por ello, la NASA también ha estado estudiando medios para crear propulsor a partir de los recursos de Marte, como separar el oxígeno de la abundancia de dióxido de carbono de la atmósfera marciana. Un dispositivo de electrólisis conocido como MOXIE, o Experimento de Utilización de Recursos In Situ de Oxígeno en Marte, está funcionando actualmente en el roverance de la NASA en el Planeta Rojo.
https://www.independentespanol.com/estilo/espacio/oxigeno-suelo-luna-astronautas-b2014972.html
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