da Hardware Upgrade :
Quando pensiamo alla missione del rover NASA Perseverance su Marte solitamente ci viene in mente la raccolta di campioni per la missione Mars Sample Return. Si tratta di un progetto fondamentale e potrebbe essere la prima volta che l’essere umano riporta da un altro pianeta parti di roccia e campioni di atmosfera. Ma il rover statunitense ha diversi esperimenti a bordo tra i quali quello chiamato MOXIE, acronimo di Mars Oxygen ISRU Experiment.
L’idea alla base di MOXIE è quella di riuscire a produrre ossigeno a partire dall’atmosfera marziana. Lo scopo è di realizzare propellente per i razzi spaziali delle future missioni umane senza che queste debbano portarlo direttamente dalla Terra (riducendo così la massa e il carico utile dei sistemi). Chiaramente a bordo del rover marziano c’è solo un prototipo dimostrativo e le quantità prodotte non sono paragonabili a quelle che serviranno, ma bisognava provare “in piccolo” se l’idea fosse fattibile.
MOXIE di NASA Perseverance ha prodotto ossigeno per 11 volte
In questi giorni si è tornati a parlare di MOXIE in quanto è stato pubblicato il primo studio peer-reviewed sul suo funzionamento prendendo come riferimento le prime sette prove fatte nel corso degli scorsi mesi. Ricordiamo che la prima volta che il Mars Oxygen ISRU Experiment funzionò era la seconda metà di aprile dello scorso anno e se le notizie finora sono state frammentarie, grazie alla nuova pubblicazione e alcuni dati aggiuntivi ci si può fare un’idea più chiara.
Secondo quanto riportato, l’esperimento a bordo di NASA Perseverance ha prodotto finora 11 volte ossigeno su Marte a partire dalla sua atmosfera (l’ultima volta è accaduto lo scorso fine settimana divenendo la prova più produttiva di sempre). La motivazione è legata all’inverno marziano che vedono un calo delle temperature, un aumento della pressione atmosferica e quindi una maggiore densità dell’aria e più anidride carbonica, alla base del funzionamento di MOXIE. La produzione massima ha raggiunto una quantità di 10,5 g/h.
Per avere una produzione accettabile e per sostenere missioni umane su Marte sarà necessario arrivare a 2-3 kg/h così da avere decine di tonnellate di propellente utile per i razzi spaziali, come scritto in apertura. Per riuscirci però sarà necessario avere a disposizione una produzione di energia elettrica ben superiore a quella che riesce a fornire NASA Perseverance con il suo RTG (quest’ultimo arriva a 100 W mentre servirebbero circa 25 kW).
Miglioramenti saranno implementabili in versioni su larga scala di MOXIE che funzioneranno di continuo (la versione attuale si spegne e accende al bisogno). Infatti, secondo Michael Hecht (professore del MIT che si occupa dell’esperimento) attualmente solamente il 10% dell’energia è impiegata per generare ossigeno. Il 90% è invece impiegato per il compressore, l’elettronica e il riscaldamento. Facendo funzionare il compressore a pressione più bassa o con una maggiore efficienza complessiva del sistema si potranno ottenere risultati più incoraggianti.
Ricordiamo che il funzionamento di MOXIE installato su NASA Perseverance prevede che l’aria marziana venga aspirata e filtrata dalle impurità. A questo punto viene compressa per poi passare nell’unità Solid OXide Electrolyzer (SOXE) che consente la separazione dell’anidride carbonica in ioni ossigeno e monossido di carbonio per via elettrochimica. Gli ioni ossigeno vengono poi isolati e combinati per realizzare ossigeno molecolare. Una volta terminata la produzione vengono eseguite analisi sulla purezza per poi venire reimmessi nell’atmosfera (idealmente invece sarebbero immagazzinabili).
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