A lista crescente de “primeiros” para Perseverance, o mais novo robô de seis rodas da NASA na superfície marciana, inclui a conversão de parte da atmosfera fina e rica em dióxido de carbono do Planeta Vermelho em oxigênio. Um instrumento experimental do tamanho de uma torradeira a bordo do Perseverance, chamado Experimento de Utilização de Recursos In-Situ de Oxigênio de Marte ( MOXIE ), cumpriu a tarefa. O teste ocorreu em 20 de abril, o 60º dia marciano, ou sol, desde que a missão desembarcou em 18 de fevereiro.
Embora a demonstração da tecnologia esteja apenas começando, ela pode abrir caminho para que a ficção científica se torne um fato científico - isolar e armazenar oxigênio em Marte para ajudar a fornecer energia a foguetes que podem levantar astronautas da superfície do planeta. Esses dispositivos também podem um dia fornecer ar respirável para os próprios astronautas. O MOXIE é uma investigação de tecnologia de exploração - assim como a estação meteorológica Mars Environmental Dynamics Analyzer ( MEDA ) - e é patrocinado pela Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial (STMD) e pela Diretoria de Missão de Exploração Humana e Operações da NASA.
“Este é um primeiro passo crítico na conversão de dióxido de carbono em oxigênio em Marte”, disse Jim Reuter, administrador associado do STMD. “MOXIE tem mais trabalho a fazer, mas os resultados desta demonstração de tecnologia são promissores à medida que avançamos em direção ao nosso objetivo de um dia ver humanos em Marte. O oxigênio não é apenas aquilo que respiramos. O propelente do foguete depende do oxigênio, e futuros exploradores dependerão da produção do propelente em Marte para fazer a viagem de volta para casa”.
Para foguetes ou astronautas, o oxigênio é fundamental, disse o principal investigador do MOXIE, Michael Hecht, do Observatório Haystack do Massachusetts Institute of Technology.
Para queimar seu combustível, um foguete deve ter mais oxigênio por peso. Tirar quatro astronautas da superfície marciana em uma missão futura exigiria aproximadamente 15.000 libras (7 toneladas métricas) de combustível de foguete e 55.000 libras (25 toneladas métricas) de oxigênio. Em contraste, os astronautas que vivem e trabalham em Marte requerem muito menos oxigênio para respirar. “Os astronautas que passam um ano na superfície usarão talvez uma tonelada métrica entre eles”, disse Hecht.
Transportar 25 toneladas métricas de oxigênio da Terra para Marte seria uma tarefa árdua. Transportar um conversor de oxigênio de uma tonelada - um descendente maior e mais poderoso do MOXIE que poderia produzir aquelas 25 toneladas - seria muito mais econômico e prático.
A atmosfera de Marte é 96% dióxido de carbono. O MOXIE funciona separando os átomos de oxigênio das moléculas de dióxido de carbono, que são formadas por um átomo de carbono e dois átomos de oxigênio. Um produto residual, o monóxido de carbono, é lançado na atmosfera marciana.
O processo de conversão requer altos níveis de calor para atingir uma temperatura de aproximadamente 1.470 graus Fahrenheit (800 Celsius). Para acomodar isso, a unidade MOXIE é feita com materiais tolerantes ao calor. Isso inclui peças de liga de níquel impressas em 3D, que aquecem e resfriam os gases que fluem através dele, e um aerogel leve que ajuda a reter o calor. Uma fina camada de ouro na parte externa do MOXIE reflete o calor infravermelho, evitando que ele se irradie para fora e potencialmente danificando outras partes do Perseverance.
Nesta primeira operação, a produção de oxigênio do MOXIE foi bastante modesta - cerca de 5 gramas, equivalente a cerca de 10 minutos de oxigênio respirável para um astronauta. O MOXIE foi projetado para gerar até 10 gramas de oxigênio por hora.
Esta demonstração de tecnologia foi projetada para garantir que o instrumento sobreviveu ao lançamento da Terra, uma jornada de quase sete meses através do espaço profundo, e pousou com o Perseverance em 18 de fevereiro. Espera-se que o MOXIE extraia oxigênio pelo menos mais nove vezes ao longo de um Ano marciano (quase dois anos na Terra).
Essas execuções de produção de oxigênio virão em três fases. A primeira fase verificará e caracterizará a função do instrumento, enquanto a segunda fase executará o instrumento em condições atmosféricas variáveis, como diferentes horas do dia e estações do ano. Na terceira fase, Hecht disse, “nós vamos forçar a barra” - tentando novos modos de operação ou introduzindo “novas rugas, como uma corrida em que comparamos operações em três ou mais temperaturas diferentes”.
“O MOXIE não é apenas o primeiro instrumento a produzir oxigênio em outro mundo”, disse Trudy Kortes, diretora de demonstrações de tecnologia do STMD. É a primeira tecnologia desse tipo que ajudará futuras missões a “viver da terra”, usando elementos do ambiente de outro mundo, também conhecido como utilização de recursos in-situ .
“É pegar regolito, a substância que você encontra no solo, e colocá-la em uma planta de processamento, transformando-a em uma grande estrutura, ou pegando dióxido de carbono - a maior parte da atmosfera - e convertendo-o em oxigênio”, disse ela. “Esse processo nos permite converter esses materiais abundantes em coisas utilizáveis: propelente, ar respirável ou, combinado com hidrogênio, água”.
Mais sobre perseverança
Um dos principais objetivos da missão do Perseverance em Marte é a astrobiologia , incluindo a busca por sinais de vida microbiana ancestral. O rover caracterizará a geologia do planeta e o clima anterior, abrirá o caminho para a exploração humana do Planeta Vermelho e será a primeira missão a coletar e armazenar rochas e regolitos marcianos (rochas quebradas e poeira).
As missões subsequentes da NASA, em cooperação com a ESA (Agência Espacial Européia), enviariam espaçonaves a Marte para coletar essas amostras seladas da superfície e devolvê-las à Terra para uma análise aprofundada.
A missão Mars 2020 Perseverance é parte da abordagem de exploração Lua a Marte da NASA, que inclui missões Artemis à Lua que ajudarão a se preparar para a exploração humana do Planeta Vermelho.
O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, que é gerenciado para a NASA pela Caltech em Pasadena, Califórnia, construiu e gerencia as operações do rover Perseverance.
Para mais informações sobre Perseverança:
https://mars.nasa.gov/mars2020/
https://www.nasa.gov/perseverance
Karen Fox / Alana Johnson /
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