Reportero técnico
Espacio SierraDentro de una gran esfera, los ingenieros escondieron sus equipos. Frente a ellos había una aleación de metal plateado sobre cables de colores, que esperan que algún día cree oxígeno en la Luna.
Una vez que el equipo abandonó la esfera, comenzó el experimento. La máquina con forma de caja ahora consumió una pequeña cantidad de regolito polvoriento, una mezcla de polvo y arena afilada con una composición química que imita el suelo lunar real.
Pronto, el regolito se volvió globoso. Una capa se calentó a una temperatura superior a 1.650 °C. Y, al agregar algunos reactivos, las moléculas que contienen oxígeno comenzaron a burbujear.
“Hemos probado todo lo que hemos podido en la Tierra ahora”, dice Brandt White, director de proyectos de la empresa privada Sierra Space. “El siguiente paso es ir a la luna”.
La prueba de la nave espacial Sierra se desarrolló este verano en el Centro Espacial Johnson de la NASA. Está lejos de ser la única tecnología en la que están trabajando los investigadores, ya que desarrollan sistemas que podrían proporcionar a los astronautas vida en una futura plataforma lunar.
Esos astronautas necesitarán oxígeno para respirar, pero también para producir combustible para cohetes que puedan ser lanzados desde la Luna y a lugares lejanos, incluido Marte.
Los habitantes de la luna también pueden necesitar el metal, e incluso pueden recolectarlo de las cenizas polvorientas que cubren la superficie lunar.
Depende de si podemos o no construir reactores que puedan extraer eficientemente esos recursos.
“Se podrían ahorrar miles de millones de dólares en costes de misión”, afirma White, y añade que, en cambio, llevar mucho oxígeno y metales de repuesto desde la Tierra a la Luna sería difícil y caro.
Espacio SierraAfortunadamente, el regolito lunar es rico en óxidos metálicos. Pero si bien la ciencia de extraer oxígeno de óxidos metálicos, por ejemplo, se comprende bien en la Tierra, es muy difícil hacerlo en la Luna. No por las condiciones.
En julio y agosto de este año, la gran cámara esférica de Sierra Space indujo un vacío y simuló temperaturas y presiones lunares.
La compañía dice que necesita mejorar el funcionamiento del motor con el tiempo para hacer frente mejor a la estructura más irregular y abrasiva del regolito. “Va a todas partes, utiliza todo tipo de medios”, dice el señor White.
Una cosa importante que no se puede probar en la Tierra o incluso en órbita alrededor de nuestro planeta es la gravedad lunar: es aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra. Para 2028 o más tarde, Sierra Space podrá probar su sistema en la Luna utilizando regolito real en condiciones de baja gravedad.
NASALa gravedad de la luna podría ser un problema real para algunas tecnologías de captura de oxígeno hasta que los ingenieros puedan diseñarla, dice Paul Burke de la Universidad Johns Hopkins.
En abril, él y sus colegas Publicó un artículo describe los resultados de simulaciones por computadora que muestran cómo un proceso diferente de extracción de oxígeno podría verse obstaculizado por la gravedad relativamente débil de la Luna. Aquí se está investigando la electrólisis del regolito fundido, que implica el uso de electricidad para separar minerales lunares que contienen oxígeno para la extracción directa de oxígeno.
El problema es que dicha tecnología funciona creando burbujas de oxígeno en la superficie de electrodos en lo profundo del regolito fundido. “Tiene la consistencia de la miel. Es muy, muy viscosa”, dice el Dr. Burke.
“Esas burbujas no subirán tan rápido y, de hecho, es posible que tarden en desprenderse de los electrodos”.
Puede haber formas de evitar esto. La máquina productora de oxígeno puede hacer vibrar el dispositivo, lo que puede provocar que las burbujas vibren libremente.
Y los electrodos extra blandos facilitan la separación de las burbujas de oxígeno. El Dr. Burke y sus colegas están trabajando ahora en ideas similares.
La tecnología de Sierra Space, un proceso carbotérmico, es diferente. En su caso, cuando se forman burbujas que contienen oxígeno en el regolito, lo hacen libremente y no en la superficie del electrodo. White dice que es menos probable que los atrapen.
Al enfatizar el valor del oxígeno para futuras misiones lunares, el Dr. Burke estima que un astronauta necesitaría alrededor de dos o tres kilogramos de oxígeno por día en el regolito, dependiendo de la condición física y los niveles de actividad del astronauta.
Sin embargo, los sistemas de soporte vital de la base lunar reciclarán el oxígeno que respiran los astronautas. Si es así, no hay necesidad de activar mucho regolito para mantener vivos a los habitantes lunares.
Una aplicación real de las tecnologías de extracción de oxígeno, dice el Dr. Burke, es proporcionar un oxidante para combustibles para cohetes, lo que podría ayudar en una ambiciosa exploración espacial.
MIT y Shawn JaganiObviamente, cuantos más recursos puedas construir en la luna, mejor.
El sistema de Sierra Space requiere agregar algo de carbono, aunque la compañía dice que la mayor parte puede reciclarse después de cada ciclo de producción de oxígeno.
Junto con sus colegas, Palak Patel, estudiante de doctorado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, inventó un experimento. Sistema de electrólisis de regolito fundidoPara extraer oxígeno y metales del suelo lunar.
“Realmente lo estamos viendo desde el punto de vista de ‘Intentemos reducir el número de tareas de redistribución'”, dice.
Al diseñar su sistema, Patel y sus colegas abordaron un problema que describió el Dr. Burke: la baja gravedad que impide la separación de las burbujas de oxígeno que se forman en los electrodos. Para combatir esto, utilizaron un “sonicador”, que hace estallar las burbujas con ondas sonoras.
Por ejemplo, las máquinas de extracción de recursos en la Luna podrían extraer hierro, titanio o litio del regolito, dice Patel. Estos materiales podrían ayudar a los astronautas lunares a fabricar piezas de repuesto impresas en 3D para su base lunar o componentes de repuesto para naves espaciales dañadas.
La utilidad del regolito lunar no termina ahí. Patel señala que en experimentos separados, el regolito simulado se fundió en una sustancia dura, oscura y vítrea.
Ella y sus colegas exploraron cómo convertir este material en ladrillos huecos y fuertes que podrían ser útiles para construir estructuras en la luna. Un imponente monolito negroDime. ¿Por qué no?
