Cómo respirar en la Luna

La roca lunar puede procesarse directamente para producir oxígeno. Científicos en Cambridge, Reino Unido, han desarrollado un reactor que puede producir oxígeno a partir de las rocas lunares, una tecnología vital si es que los planes para crear una base lunar avanzaran

Ya sea explotando los recursos lunares o utilizando el satélite como un punto de partida para explorar el espacio profundo, los ocupantes de cualquier base lunar futura necesitarán oxígeno para sobrevivir. Transportarlo en grandes cantidades hacia la Luna sería extremadamente costoso, tanto como 100 millones de dólares por tonelada de acuerdo a algunos estimativos. Así que los investigadores están examinando métodos potencialmente baratos para producir oxígeno en la Luna misma.

La NASA ha estado buscando formas de obtener oxígeno de las rocas lunares por varios años. En el año 2005, como parte de su programa Centennial Challenges, la agencia ofreció un premio de 250 mil dólares al primer equipo que consiguiera un arttefaco que pudiera extraer 5 kilogramos de oxígeno en ocho horas, a partir de una roca lunar simulada. A pesar de aumentar el premio a un millón de dólares en el 2008, con la ayuda de la California Space Authority, el premio permaneció sin ser reclamado. En adición, el programa vigente de la agencia de In Situ Resourse Utilization (ISRU) está actualmente revisando varias tecnologías diferentes para extraer oxígeno de la roca lunar.

Ahora, Derek Faraday, un químico de materiales de la Universidad de Cambrige y sus colegas, han arribado a una solución potencial tras modificar un proceso elecromecánico inventado por ellos en el año 2000, para obtener metales y aleaciones a partir del óxido de metal. El proceso usa el óxido, también encontrado en las rocas de la Luna, como un cátodo, junto a un ánodo hecho de carbono. Para mantener la corriente a través del sistema, los electrodos yacen en una solución de electrolitos de calcio clorhídrico fundido (CaC12), una sal común con un punto de fusión de casi 800º C.

Ánodo corroíble

La corriente extrae átomos de oxígeno del óxido de metal, que es ionizado y disuelto en sal fundida. Los iones de oxígeno con carga negativa se mueven a través de la sal fundida al ánodo donde depositan sus electrones extra. Reaccionan con el carbono para producir dióxido de carbono, un proceso que corroe el ánodo. Mientras tanto, sobre el cátodo se produce metal puro.

Para lograr que este sistema produzca oxígeno en lugar de dióxido de carbono, Fray debió desarrollar un ánodo no reactivo. Esto fue crucial: «sin esos ánodos, no funciona», declara. Él descubrió que el titanato de calcio, por sí mismo un pobre conductor eléctrico, se convierte en un mejor conductor al añadirle rutenato de calcio. Esta mixtura produce un ánodo que casi no se corroe. Después de hacer funcionar el reactor por 150 horas, Fray calculó que el ánodo apenas perdería 3 centímetros en un año.

En sus pruebas, Fray y sus colegas utilizaron una roca lunar simulada, llamada JSC-1, desarrollada por la NASA. Fray anticipa que tres reactores, cada uno de un metro de altura, deberían ser suficientes para generar una tonelada de oxígeno al año en la Luna. Se necesitan tres toneladas de roca para producir una de oxígeno, y en las pruebas, el equipo notó casi un 100% de oxígeno recobrado. Fray presentó los resultados la última semana al Congreso de la Unión Internacional de la Ciencia Pura y Aplicada en Glasgow, Reino Unido.

Para calentar el reactor en la Luna, necesitarían una pequeña cantidad de energía, y el reactor puede ser aislado térmicamente para mantener el calor. «No será un problema», dice Fray. Los tres reactores necesitarían alrededor de 4,5 kilowatts de energía, no mucho más que el necesario para subir la temperatura de un calentador de inmersión en una caldera doméstica. Esa cantidad puede ser provista por paneles solares o inclusive un pequeño reactor nuclear ubicado en la Luna.

Con 10 millones de libras extra (16,5 millones de dólares) Fray dice que sería capaz de desarrollar un prototipo robusto de un reactor de mayor tamaño, el cual podría ser operado remotamente. Trabaja con la Agencia Espacial Europea para cumplir esa meta.

Auto montable

Una técnica similar para la extracción de oxígeno está siendo desarrollada por Donald Sadoway en el MIT. Pero su proceso opera a una temperatura por encima de los 1600 ºC, lo que significa que la roca lunar es fundida y puede funcionar ella misma como un electrolito. Produce metal fundido, incluyendo hierro, que se asienta en el fondo.

Fray dice que su proceso es más eficiente porque trabaja a una temperatura menor, pero Sadoway insiste en que su técnica puede llevarse a cabo en cualquier parte por el calor extra que necesita. «En el proceso de Derek la sal fundida le permite trabajar a una temperatura mucho menor», dice Saoway, «pero él tiene que consolidar las rocas en una forma sólida. Esto es difícil por la naturaleza de arena fina que tienen las rocas lunares», declara.

El reactor de Sadoway podría consolidar el polvo lunar por sí mismo. El interior sería de regolito lunar (los escombros polvorientos que conforman la superficie de la Luna) calentado eléctricamente para fundirse y el exterior sería de regolito sólido enfriado. «Formamos el muro del reactor permitiendo que el regolito sólido se congele», dice, pero admite que comenzar el proceso es complicado.

Sadoway dice que con suficiente fundición podría tener su sistema dentro de dos años. Su proceso ha sido preseleccionado por la NASA y está recibiendo algunos fondos de la agencia. «Una vez que resolvemos los problemas con materiales en la escala del laboratorio, deberíamos poder avanzar rápidamente», dice.

Fuente: Nature. Aportado por Matías Buonfrate

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