Investigador português desenvolve forma de criar oxigénio em Marte

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No ano passado, a NASA conseguiu algo com que os escritores de ficção científica já sonham há décadas: criou oxigénio em Marte.

Um dispositivo do tamanho de um microondas, ligado ao rover Perseverance da agência, converteu dióxido de carbono em oxigénio respirável em 10 minutos.

Agora, os físicos dizem ter arranjado uma forma de utilizar feixes de eletrões num reator de plasma para criar muito mais oxigénio, num pacote mais pequeno.

A técnica poderá não só ajudar os astronautas a respirar no Planeta Vermelho, mas também servir como uma forma de criar combustível e fertilizante, realça Michael Hecht, cientista do Massachusetts Institute of Technology.

Mas Hecht, que lidera o instrumento de produção de oxigénio, sublinha que a nova abordagem ainda tem uma série de desafios a ultrapassar, antes de ser utilizada.

Quando o Perseverance aterrou na cratera de Jezero em 2020, levou a Experiência de Utilização de Recursos de Oxigénio de Marte In-Situ (MOXIE). O dispositivo aspira ar do planeta, que é 95% de dióxido de carbono.

Ao bombear uma corrente entre dois elétrodos com carga oposta numa célula eletroquímica, a MOXIE pode dividir o dióxido de carbono em monóxido de carbono e iões de oxigénio. Os iões de oxigénio combinam-se então um com o outro para produzir oxigénio gasoso.

A experiência tem sido bem sucedida. No entanto, para funcionar, a MOXIE precisa de pressurizar e aquecer ar do Planeta Vermelho — o que requer peças extra, que consumam energia e a tornem volumosa.

Vasco Guerra, um físico da Universidade de Lisboa, pensou que um reator de plasma poderia ser uma melhor abordagem. Um feixe de eletrões, acelerado a um nível de energia específico, pode dividir o dióxido de carbono nos seus iões componentes, ou plasma, tal como a MOXIE.

Para além disso, um reator de plasma estaria bem adaptado à atmosfera do planeta, que é cerca de 100 vezes mais fina do que a da Terra. A criação e aceleração de um feixe de eletrões no ar rarefeito é muito mais fácil, admite Guerra.

“Há uma pressão ideal para a operação de plasma”, acrescenta o investigador português. “Marte tem precisamente a pressão correta”.

Instituto Superior Técnico

O investigador português Vasco Guerra.

A expectativa da equipa de investigação “é que esta nova tecnologia permita obter um reator de produção de oxigénio em Marte que seja eficiente, leve e compacto. Numa missão espacial, qualquer grama ou centímetro cúbico de equipamento que se possa poupar tem enorme importância”, refere Vasco Guerra, em entrevista ao ZAP.

Vasco Guerra e os restantes investigadores bombearam ar, concebido para corresponder à pressão e composição de Marte, em tubos metálicos.

Ao contrário da MOXIE, não precisavam de comprimir ou aquecer o ar. Assim, ao disparar um feixe de eletrões para a câmara de reação, conseguiram converter cerca de 30% do ar em oxigénio, segundo a revista Science.

A equipa estima que o dispositivo é capaz de criar cerca de 14 gramas de oxigénio por hora: o suficiente para suportar 28 minutos de respiração, segundo o estudo publicado a 16 de agosto no Journal of Applied Physics.

“Assim, o impacto em reduzir a logística das missões a Marte pode ser muito significativo, ao diminuir a quantidade de combustível e oxigénio respirável que é necessário transportar”, realça Guerra ao ZAP.

“Claro que a produção de oxigénio é essencial para criar um ambiente respirável em Marte. Mas o oxigénio e o monóxido de carbono resultantes da decomposição do CO2 podem ser usados para fabricar combustíveis líquidos para foguetões”.

“O rover Preserverance já está em Marte a recolher amostras que devem ser enviadas de volta para a Terra. Nas próximas missões de retorno de amostras (Mars Sample Return) serão usados combustíveis sólidos, mas a produção local de combustíveis será importante para futuras missões semelhantes“, acrescenta.

A equipa de investigação ainda precisa de resolver alguns problemas práticos, de acordo com Hecht. Para trabalhar em Marte, o dispositivo de plasma precisaria de uma fonte de energia portátil e de um local para armazenar o oxigénio que produz, algo que o pode tornar tão ou mais volumoso que o MOXIE, acrescenta.

Se as agências espaciais estivessem dispostas a gastar milhões de dólares para o desenvolver — como a NASA fez com o MOXIE — a abordagem de plasma poderia melhorar, realça o cientista.

“Se conseguirmos assegurar financiamento para continuar a desenvolver a tecnologia (que pode ser da NASA, da ESA (Agência Espacial Europeia), ou de outras entidades), penso que conseguiremos maturar a tecnologia e ter um reator que será mais eficiente e mais versátil que a MOXIE“, admite Guerra.

No entanto, o investigador português não considera que esta seja uma “competição” com a MOXIE, “mas antes de complementaridade. Iremos certamente aprender muito com a MOXIE”, esclarece.

O feixe de eletrões poderia ser afinado para dividir outras moléculas atmosféricas, tais como o azoto, para criar fertilizante. “Não há nada de errado com a técnica de plasma, sem ser estar menos desenvolvida [do que MOXIE]”, conclui Hecht.

“O oxigénio e azoto — que também existe na atmosfera marciana — são os elementos necessários para sintetizar fertilizantes à base de azoto, necessários para uma futura agricultura em Marte”, sublinha Vasco Guerra ao ZAP.

“Assim, juntamente com a produção de oxigénio para apoio vital e produção de combustíveis, já não estamos apenas a falar de reduzir a logística das missões a Marte, mas também em criar condições para estabelecer uma futura colónia”.

Neste momento, a equipa está a “progredir na construção de um protótipo de prova-de-conceito”. Com “algum financiamento da ESA e de outros projetos nacionais (por via da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia)”, estão confiantes de que serão bem sucedidos, revela Vasco Guerra ao ZAP.

“Depois precisaremos de assegurar o financiamento que nos permita otimizar o reator e mostrar que pode ser competitivo. E, finalmente, fazê-lo voar para Marte um dia!“.

  Alice Carqueja, ZAP //

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