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livello elementare
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ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: RICERCA
parole chiave: Marte, Perseverance, MOXIE
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Avevamo lasciato Perseverance su Marte, all’interno del cratere Jezero, dopo esservi atterrato con successo il 18 febbraio 2021, in una discesa che aveva lasciato il fiato sospeso in tutto il mondo. Il lander ha iniziato da subito la sua missione di esplorazione alla ricerca di tracce antiche di vita, regalandoci straordinarie immagini marziane … ma non solo.
L’ultima notizia è che il 20 aprile 2021 uno dei suoi moduli interni, il MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), è stato in grado di convertire un pò di diossido di carbonio (CO²) dell’atmosfera marziana in ossigeno. Un evento straordinario e senza precedenti per le sue possibili implicazioni per i viaggi spaziali futuri, aprendo la strada alla futura esplorazione umana non solo di Marte ma dei pianeti del sistema solare.
Dopo un periodo di riscaldamento di due ore MOXIE ha iniziato a produrre ossigeno a una velocità di sei grammi all’ora. Quantitativo che è stato ridotto due volte durante l’esperimento al fine di valutare lo stato dello strumento. Dopo un’ora di funzionamento l’ossigeno totale prodotto è stato di circa 5,4 grammi, equivalente a circa dieci minuti di ossigeno puro respirabile da un astronauta che svolge una normale attività. Gli ingegneri ora eseguiranno altri test e cercheranno di aumentare la sua produzione in quanto MOXIE è progettato per generare fino a 10 grammi di ossigeno all’ora.
In parole semplici MOXIE è stato in grado di acquisire, comprimere e riscaldare i gas atmosferici marziani, utilizzando “semplicemente” un filtro HEPA, un compressore e dei riscaldatori. Progettato presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), MOXIE è stato costruito con materiali resistenti al calore in lega di nichel e progettato per tollerare le alte temperature di 1.470 gradi Fahrenheit (800 Celsius) necessarie per farlo funzionare. In pratica il modulo scinde l’atmosfera marziana (composta per il 96% di anidride carbonica (CO2)) in molecole in ossigeno (O) e monossido di carbonio (CO) utilizzando un processo di conversione elettrolitico alla temperatura di circa 800 °C, che combina gli atomi di ossigeno per formare ossigeno gassoso O2.
Questo ossigeno potrebbe essere combinato con idrogeno per formare l’acqua. Gli scienziati ritengono che, oltre alla produzione di ossigeno puro (O²), il modulo potrebbe utilizzare un sottoprodotto della reazione, il monossido di carbonio (CO) per produrre del combustibile di bassa qualità oppure, facendolo reagire con dell’acqua, formare metano (CH4) da utilizzare come combustibile primario.
 Curiosità: “MOXIE” è un acronimo (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) ma è anche un termine esistente nello slang inglese americano per definire “qualcosa di audace e avventuroso, resistente e vivace”. Come molte parole dello slang americano, essa potrebbe risalire da un nome usato dai nativi americani, nello specifico per “acqua scura”. Di fatto, alla fine del 1800, negli Stati Uniti si incominciò a bere un tonico chiamato “Moxie”, in seguito divenuto una bevanda analcolica simile alla root beer, con un retrogusto amaro. Il Moxie uscì sul mercato un anno prima della più celebre Coca Cola. Poiché la bevanda recava benefici per la salute, le persone iniziarono ad usare il termine moxie per indicare vitalità e resistenza. La bevanda gassata, ancor oggi molto diffusa nel New England, è sempre in vendita e si dice che sia aromatizzata con un estratto di radice di genziana, una sostanza estremamente amara che è comunemente usata in erboristeria. Un portavoce della Coca-Cola ha confermato che la società continuerà ad essere “produttrice e distributrice esclusiva di Moxie” e che non ci saranno “cambiamenti nella formula o nei luoghi di produzione. Chissà se i futuri astronauti avranno una fornitura gratis su Marte. |
La NASA prevede di usare, nei prossimi due anni, il modulo almeno altre nove volte, distribuite in tre fasi: la prima fase esaminerà la produzione di ossigeno, la seconda testerà lo strumento in diversi momenti della giornata, stagioni e condizioni atmosferiche e la terza produrrà ossigeno a diverse temperature per studiare le differenze di produzione. Informazioni importanti per gli scienziati al fine di realizzare in futuro un sistema di maggiore capacità produttiva da trasportare sulla base marziana.
Questo consentirà non solo di produrre ossigeno per far respirare i futuri astronauti, ma di rendere superfluo il trasporto di grandi quantità di O² dalla Terra da usarsi come comburente per il viaggio di ritorno.
In particolare, è stato calcolato che un razzo, per decollare da Marte, avrebbe bisogno di circa sette tonnellate metriche di combustibile e ben venticinque tonnellate di ossigeno. Se la possibilità di produrre quest’ultimo sul pianeta rosso funzionasse, gli astronauti che vi lavoreranno non avrebbero solo la possibilità di prodursi tutto l’ossigeno necessario per respirare (i.e. per sopravvivere un anno sul pianeta avrebbero bisogno di circa una tonnellata metrica), ma anche di accumulare ossigeno da usare come comburente per eventuali future missioni interplanetarie con partenza dal Marte.
Questo faciliterebbe il compito di trasportare dalla Terra su Marte l’ossigeno necessario per i viaggi interplanetari, alleggerendo il carico del razzo da venticinque (le tonnellate di ossigeno da usare come comburente) ad una tonnellata, ovvero il peso di un convertitore di ossigeno, più grande e più potente del MOXIE, che potrebbe produrre quella quantità su Marte. Michael Hecht, un ingegnere del MIT, ha sottolineato che, se gli esperimenti avranno esito positivo, si potrà sviluppare una versione di dimensioni maggiori del MOXIE (del peso di circa una tonnellata) che potrebbe produrre la quantità di ossigeno puro necessaria per il decollo di un razzo da Marte. Questo ridurrebbe la necessità di trasportare ossigeno su Marte, riducendo i pesi delle navicelle.
il percorso effettuato da Perseverance all’interno del cratere
In sintesi, la produzione di ossigeno dall’atmosfera di anidride carbonica (96%) di Marte potrebbe essere un’opzione più fattibile rispetto all’estrazione di ghiaccio da sotto la sua superficie, ricavando quindi il gas direttamente dall’atmosfera marziana con un processo di elettrolisi per produrre l’ossigeno necessario. La conquista dello spazio si avvicina.
Andrea Mucedola
Immagini e disegni – credit NASA
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contrammiraglio in congedo della Marina Militare Italiana (riserva). Ha frequentato l’Accademia Navale di Livorno dal 1977 al 1981. Nei suoi 40 anni di servizio ha servito 15 anni a bordo delle unità di superficie, in numerosi Comandi nazionali e all’estero e in zone di guerra. E’ laureato in scienze marittime delle difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. E’ un analista indipendente di maritime security in diversi Think Tank geopolitici e collabora con riviste on line del settore italiane ed internazionali. Istruttore subacqueo, con immersioni effettuate in quasi tutti gli oceani, si è brevettato Scientific Diver nel 1993 presso l’International School Scientific Diving di cui, l’anno successivo, è diventato docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare. Nel 2015 ha ideato OCEAN4FUTURE con lo scopo di condividere la cultura del mare. Nel 2019 ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione scientifica.
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