Design em centrais de Situ para futuras missões em Marte

Diagrama que descreve como a atmosfera marciana poderia ser usada para geração de energia em futuras missões humanas em Marte. ( (2026) Você está no laboratório analisando amostras de regolitos marcianos dentro de seu habitat aconchegante de Marte servindo na quinta missão humana a Marte. O poder dentro do habitat tem fluido perfeitamente graças ao MARS-MES (Mars Atmospheric Resource & Multimodal Energy System), incluindo a iluminação geral do habitat, laboratório de ciências, alojamentos de dormir, equipamento de exercícios, os fones de ouvido de realidade virtual que a tripulação usa para descanso e relaxamento, geração de oxigênio e combustível e água. Tudo isso de converter a atmosfera marciana em eletricidade viável. Embora este cenário possa estar a décadas de distância, os cientistas na Terra estão a trabalhar arduamente para tornar este conceito uma realidade hoje. Isso inclui uma equipe de cientistas da China que propõem usar um conceito novo para converter a fina atmosfera marciana em calor e eletricidade. Suas descobertas foram publicadas recentemente na National Science Review e poderiam ajudar a revolucionar como a eletricidade é produzida em Marte através de um processo chamado de utilização de recursos in situ (ISRU) sem a necessidade de energia ou fontes de energia serem enviadas da Terra. Para o estudo, os pesquisadores propõem vários conceitos para produzir energia e eletricidade em uma futura missão humana de Marte, incluindo captura de ar marciano, geração e armazenamento de energia in situ e transformação de recursos de suporte de vida. A equipe observa que todos esses métodos carregam seus próprios benefícios e desafios, enfatizando a importância de usar ISRU para alimentar futuras missões humanas de Marte. Para a captura do ar atmosférico, os pesquisadores propõem um conceito multimodal usando a atmosfera marciana, que tem apenas aproximadamente 1% da pressão atmosférica da Terra, mais de 95% de dióxido de carbono, e temperaturas de pico de 20 graus Celsius (a Terra é 57 graus Celsius). Apesar desses contrastes, os pesquisadores propõem capturar a atmosfera marciana e comprimi-la para torná-la mais espessa usando uma miríade de métodos, incluindo compressão mecânica, aprisionamento criogênico e adsorção de temperatura. Os pesquisadores notam que a compressão mecânica ainda não demonstrou demonstrações de longo prazo, o aprisionamento criogênico ainda está na fase de teste, e a adsorção de temperatura continua encontrando taxas limitadas e baixa produção de calor. Para geração e armazenamento de energia in situ, os pesquisadores propõem o uso de um reator micronuclear para usar o ar capturado marciano para geração de energia e armazenamento da energia em baterias de gás lítio-marciano, proporcionando assim eletricidade estável e de longo prazo. Para a transformação dos recursos de suporte de vida, os pesquisadores propõem usar um reator Sabatier para converter a atmosfera pressurizada e resíduos nucleares para produzir calor, eletricidade e metano combustível. Para o contexto, um reator Sabatier serve como a pedra angular do Sistema de Controle Ambiental e Suporte à Vida (ECLSS) a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS), sendo o reator Sabatier proposto neste estudo uma versão maior e atualizada. O estudo observa: “A atmosfera marciana, como meio central para geração de energia, pode integrar conversões químicas independentes para realizar uma função de potência para X. Esta perspectiva sintetiza a característica comum de Marte CO2 ISRU independente, e delineia uma visão para o caminho futuro. A primeira missão tripulado Marte deve se materializar nas próximas décadas. No entanto, as tecnologias ISRU relacionadas ainda estão na fase de experimentação conceitual e análise.” Os pesquisadores traçam os próximos passos para desenvolver e avançar tecnologias ISRU e enfatizam a importância de usar ISRU para futuras missões humanas em Marte. Como observado, a ISRU utiliza recursos locais e disponíveis, reduzindo significativamente os custos logísticos e financeiros dos recursos de transporte da Terra, incluindo água, combustível, alimentos ou eletricidade. Um exemplo excelente de ISRU em Marte potencialmente inclui o uso de gelo de água subsuperficial para beber, tomar banho, combustível e eletrolisar (usando eletricidade para separar o oxigênio e hidrogênio) para o oxigênio. Outro exemplo inclui o uso de regolito marciano para fins de construção, quer através da impressão 3D, quer cobrindo o habitat para protegê-lo da radiação solar severa. Como as centrais elétricas in situ ajudarão as futuras missões humanas de Marte nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que nós, a ciência! Como sempre, continue fazendo ciência & continue olhando para cima! Laurence Tognetti, MSc Laurence Tognetti é um veterano de seis anos da USAF com vasta experiência em jornalismo, comunicação científica e pesquisa em ciência planetária para vários pontos de venda. Especialista em espaço e astronomia e é autor de “Luas do Sistema Solar Exterior: Sua Viagem Pessoal em 3D”. Siga-o no X (Twitter) e Instagram @ET Exists. Você pode e-mail Laurence para perguntas de artigos ou se você estiver interessado em mostrar sua pesquisa para um público global.