Un progreso pionero en la tecnología para generar la generación de oxígeno con fuerzas magnéticas puede influir significativamente en las futuras misiones humanas a la Luna y Marte. La investigación publicada en la revista revisada por pares Nature Chemistry presenta un método innovador que reemplaza las centrifugadoras tradicionales extensas e intensivas en energía con un enfoque basado en magnético para separar el oxígeno en la microgravedad. Este estudio, dirigido por Álvaro Romero-Calvo del Instituto de Tecnología de Georgia, presenta una solución escalable y sostenible para viajes espaciales humanos a largo plazo, esencial en entornos donde las fuentes de masa y energía son críticamente limitadas.
Los sistemas actuales de oxígeno en el espacio son desafíos considerables. Las misiones humanas dependen de los sistemas de apoyo vivos para producir oxígeno transpirable, generalmente a través de la electrólisis, que divide el agua en oxígeno e hidrógeno con la ayuda de la electricidad. En la Estación Espacial Internacional (ISS), la gravedad facilita el desapego natural de las burbujas de gas de los electrodos. Sin embargo, en la microgravedad, estas burbujas se aferran obstinadamente a los electrodos, lo que complica el proceso.
Para abordar este problema, los ingenieros han desarrollado previamente sistemas de centrifugadoras complejas que simulan la gravedad de los fluidos de araña, aunque estos sistemas son una potencia extensa, pesada y excesiva. Estas limitaciones los hacen poco prácticos para las misiones a la Luna o Marte, donde las tecnologías compactas y poderosas son cruciales.
Este método magnético recientemente propuesto cambia el enfoque de las arañas mecánicas a la manipulación magnética. Romero-Calvo y su equipo usaron el diamagnetismo y la magnetohidrodinámica, utilizaron con éxito fuerzas magnéticas para guiar las burbujas de gas lejos de los electrodos sin requerir componentes móviles. «En este artículo mostramos que dos interacciones magnéticas en gran medida inexploradas diamagnetismo y magnetohidrodinámica ofrecen un camino emocionante para resolver este problema y para desarrollar arquitecturas alternativas de producción de oxígeno», señaló Romero-Calvo.
El equipo de investigación registró una mejora en la eficiencia del departamento de burbujas de no menos del 240%, una mejora significativa en el rendimiento, durante las validaciones iniciales que se llevaron a cabo en la torre de caída de Bremen en Alemania.
La primera exploración de Romero -calvo del control magnético para los sistemas electroquímicos comenzó durante su investigación doctoral y se ha convertido en un extenso proyecto de ingeniería, respaldado por el innovador programa avanzado de conceptos (NIAC) de la NASA y el Centro Aeroespacial alemán (DLR). Las colaboraciones con instituciones como la Universidad de Bremen y la Universidad de Warwick presentan una combinación de física fundamental y ingeniería crítica de misiones, con énfasis en la aplicabilidad inmediata de la investigación en la construcción de sistemas de medios de vida en la Luna y Marte.
El trabajo futuro tiene la intención de ampliar esta tecnología y verificar su confiabilidad durante una duración extensa, incluidas las posibles pruebas en misiles suborbitales y demostraciones en las estaciones espaciales de la junta. Las necesidades reducidas de complejidad y menor potencia pueden crear sistemas magnéticos como elementos centrales en los marcos de utilización de recursos in situ (ISRU) planificados por las agencias espaciales para hábitats de superficie.
Las implicaciones de este sistema de generación de oxígeno magnético pueden causar una revolución en el diseño del hábitat extraterrestre. Eliminar la necesidad de grandes centrifugadoras puede maximizar la capacidad de flete de instrumentos científicos, suministros de alimentos y equipos médicos. En las bases esperadas de la luna o Marte, la producción de oxígeno probablemente dependerá de fuentes de agua locales, ya sea por helado de regolita o extraída de minerales hidratados. Los sistemas magnéticos livianos y robustos se pueden usar rápidamente y mantenerse con una interacción mínima de la tripulación.
Además, dado que esta tecnología escala, puede admitir puestos al aire libre más grandes, instalaciones industriales o incluso iniciativas de turismo espacial en la órbita cislunar. El desarrollo trata de varios aspectos críticos: sostenibilidad, autonomía y seguridad en entornos extremos.
Mientras que la exploración interplanetaria se acelera, este progreso subraya la naturaleza crucial de los sistemas de apoyo vivos de la carrera cerrada. Aunque la tecnología de propulsión a menudo toma cabezas de periódicos, las innovaciones en los sistemas de apoyo para el aire, el agua y la energía son igualmente importantes para el éxito de la misión.
Con pruebas continuas y cooperación internacional, la visión de la vida sostenible del país en el espacio está al alcance, presentado por la manipulación magnética de la generación de oxígeno, una campana al mismo tiempo.
