O rover Perseverance da NASA tem se ocupado em explorar a superfície de Marte e fazer novas e empolgantes descobertas. Um de seus instrumentos mais importantes é o Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment, também conhecido como MOXIE.
Esse dispositivo do tamanho de uma maleta demonstrou que é possível extrair oxigênio da fina atmosfera de Marte – uma tecnologia crucial para uma possível exploração humana futura do Planeta Vermelho.
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O MOXIE funciona separando as moléculas de oxigênio do dióxido de carbono do ar marciano. Em uma série de testes inovadores realizados no último ano, o MOXIE demonstrou que pode produzir de forma confiável alguns gramas de oxigênio por hora. Embora essa seja uma quantidade modesta em comparação com as necessidades humanas, é uma grande prova de conceito e um primeiro passo importante.
Enquanto o Perseverance continua sua missão, coletando amostras de rochas e preparando o caminho para futuras missões, o MOXIE está pronto para se aposentar. Ele concluiu com sucesso seus testes de produção de oxigênio e demonstrou essa tecnologia ISRU revolucionária.
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“O desempenho impressionante do MOXIE mostra que é possível extrair oxigênio da atmosfera de Marte – oxigênio que poderia ajudar a fornecer ar respirável ou propelente de foguete para futuros astronautas”, diz a administradora adjunta da NASA, Pam Melroy.
“O desenvolvimento de tecnologias que nos permitam usar recursos na Lua e em Marte é fundamental para construir uma presença lunar de longo prazo, criar uma economia lunar robusta e nos permitir apoiar uma campanha inicial de exploração humana em Marte.”
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O Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) foi projetado por cientistas do MIT e está operando no rover Perseverance da NASA desde que pousou em Marte em fevereiro de 2021. O MOXIE não funciona continuamente – em vez disso, os operadores na Terra enviam comandos para testar seu desempenho sob diferentes condições no Planeta Vermelho.
Ao longo de 16 testes até agora, o MOXIE produziu um total de 122 gramas de oxigênio. Essa quantidade, segundo a NASA, é aproximadamente suficiente para sustentar um cachorro pequeno por 10 horas ou um humano por 4 horas.
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MOXIE funciona através de um processo chamado eletrólise. Ele absorve os gases atmosféricos marcianos, limpa-os, comprime-os e aquece-os. Esses gases são então enviados através do Eletrolisador de Óxido Sólido (SOXE), que usa uma corrente elétrica para dividir o dióxido de carbono em monóxido de carbono e íons de oxigênio.
O monóxido de carbono produzido pelo MOXIE é expelido como um produto residual, mas os átomos de oxigênio são recombinados em O2 – oxigênio molecular que os seres humanos podem respirar. Esse gás é medido em termos de quantidade e pureza antes de também ser expelido.
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Cada execução experimental leva várias horas. Depois de se aquecer por algumas horas, o MOXIE coleta oxigênio por uma hora, seguido de um período de desligamento. Ele foi projetado para produzir até 10 gramas de oxigênio respirável nessa hora de operação – o suficiente para cerca de 20 minutos de respiração para um astronauta.
Na prática, a quantidade de oxigênio produzida variou entre os testes realizados. Em 7 de agosto, durante seu décimo sexto experimento, o MOXIE extraiu cerca de 9,8 gramas de oxigênio – muito próximo de sua meta. Isso demonstra que, embora a atmosfera marciana seja rarefeita, ela pode ser aproveitada como uma fonte de oxigênio respirável.
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As operações da MOXIE comprovaram que os escassos recursos de Marte podem sustentar a vida humana. Sua produção confiável de oxigênio, mesmo que modesta em comparação com as necessidades humanas em grande escala, é um marco que nos aproxima um pouco mais da habitação de longo prazo no Planeta Vermelho.
Mesmo que não atinja a capacidade total de produção, um dispositivo como o MOXIE poderia complementar outras fontes de oxigênio e reduzir a quantidade que precisa ser trazida da Terra.
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As lições aprendidas com o MOXIE permitirão que os pesquisadores, liderados pelo físico do MIT e investigador principal do MOXIE, Michael Hecht, desenvolvam um sistema aprimorado de produção de oxigênio em grande escala. Isto poderia incluir um dispositivo melhorado de extração de oxigênio, um método para liquefazer o gás e um sistema de armazenamento para o oxigênio líquido.
As futuras missões a Marte exigirão que os astronautas sejam o mais autossuficientes possível. De acordo com uma estimativa, uma tripulação que vivesse no planeta por um ano, além das necessidades de combustível da espaçonave, precisaria de cerca de 500 toneladas métricas de oxigênio.
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Essa quantidade maciça destaca os desafios que ainda estão por vir para a utilização de recursos in-situ em Marte. Embora a MOXIE tenha demonstrado com sucesso a produção de oxigênio em pequena escala, o aumento de escala para atender às demandas de missões humanas completas continua sendo um enorme obstáculo de engenharia.
Há também muitas outras questões a serem abordadas antes que a habitação marciana de longo prazo possa se tornar uma realidade. A produção de oxigênio é apenas uma peça do quebra-cabeça. A MOXIE se aposentou depois de provar o conceito central, mas ainda resta um trabalho considerável para amadurecer as tecnologias ISRU.
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Embora o marco da MOXIE seja um ponto de partida, a produção de oxigênio em grande escala em Marte terá que esperar. Ainda há inúmeros problemas a serem testados e resolvidos antes que os astronautas possam embarcar em estadias prolongadas no Planeta Vermelho. Mas, graças às contribuições da MOXIE, estamos avançando gradativamente nos recursos necessários para que um dia os seres humanos sejam exploradores autossuficientes de Marte.
“Temos que tomar decisões sobre quais coisas precisam ser validadas em Marte”, diz Hecht. “Acho que há muitas tecnologias nessa lista; estou muito satisfeito com o fato de o MOXIE ter sido o primeiro.”
