Exploração espacial: Desafios da produção de oxigênio e combustível além da Terra
Residindo no mesmo corpo celeste onde ocorreu a evolução humana, é fácil negligenciar os privilégios que desfrutamos. Nosso planeta lar oferece uma abundância de combustível, água limpa, uma variedade de vida vegetal e animal para sustento, e uma atmosfera rica em oxigênio.
No entanto, a humanidade tem aspirações de estender sua presença além da Terra. Nas próximas décadas, os humanos estão prontos para embarcar em explorações sem precedentes do sistema solar. Planos estão em andamento para estabelecer uma base lunar por meio da missão Artemis da NASA, ao mesmo tempo em que se almeja enviar as primeiras missões humanas a Marte.
Há Oxigênio no Espaço?
Não, o espaço sideral carece de oxigênio. Consequentemente, cientistas e engenheiros enfrentam o desafio de elaborar estratégias para fornecer recursos essenciais aos pioneiros que pisarão nessas paisagens extraterrestres.
A síntese e a reciclagem de combustíveis vitais, integrantes dos sistemas de suporte à vida humana, serão fundamentais, dadas as limitações das missões de reabastecimento ou recuperação de recursos.
Dispositivo Inovador de Fotossíntese Artificial
Entre as ferramentas predominantes para a geração de oxigênio e hidrogênio no espaço, o eletrolisador de água é comumente utilizado. Ao empregar energia elétrica, ele pode dividir a água em seus elementos constituintes de oxigênio e hidrogênio, convertendo a energia elétrica em energia química adequada para uso como combustível ou como fonte de oxigênio.
Entretanto, um estudo recente explorou a viabilidade de empregar um dispositivo fotoeletroquímico (PEC) como mecanismo primário para a produção de hidrogênio e combustível no espaço.
Katharina Brinkert, da Universidade de Warwick, coautora do estudo, explica: “Um dispositivo PEC imita a fotossíntese artificial, reproduzindo os processos de absorção de luz, separação de cargas e catálise observados na fotossíntese natural.”
Esses dispositivos inovadores podem oferecer vantagens em termos de peso e tamanho ao lançar cargas em órbita a partir da Terra. Eles têm o potencial de oferecer uma abordagem mais eficiente em termos de energia para gerar oxigênio e hidrogênio em comparação com as técnicas anteriores baseadas na eletrolise da água.
Brinkert acrescenta ainda: “Além disso, eles poderiam combinar a produção de oxigênio com a remoção de dióxido de carbono e a geração de combustível, apresentando uma vantagem significativa. Nossos achados demonstram que, quando integrados com concentradores solares, esses dispositivos se tornam uma opção viável para aplicações espaciais.”
Abordagens Alternativas para a Produção de Oxigênio no Espaço
Ampliando o escopo, métodos alternativos para a produção de recursos em ambientes extraterrestres estão sendo explorados.
Um exemplo é o Experimento de Utilização de Recursos In-Situ de Oxigênio em Marte (MOXIE), um módulo gerador de oxigênio a bordo de um rover marciano. O MOXIE emprega um eletrolisador para converter diretamente o dióxido de carbono da atmosfera marciana em oxigênio, embora seus rendimentos de oxigênio sejam relativamente modestos.
Pesquisadores também estão investigando estratégias para extrair oxigênio dos solos de Marte e da Lua. No entanto, eles enfrentam obstáculos substanciais, incluindo a necessidade de evitar compostos tóxicos presentes no solo.
Sustentando a Vida Além da Terra
Sistemas de suporte à vida abrangem mais do que apenas a geração de oxigênio. Além de produzir ar respirável e combustível, as viagens a Marte exigem sistemas eficientes para reciclar água residual e obter materiais locais para reparos de equipamentos.
Além disso, as considerações se estendem ao campo da psicologia humana, abrangendo não apenas a sobrevivência fisiológica, mas também os elementos propícios ao florescimento. A NASA está conduzindo simulações de missões a Marte para avaliar o comportamento humano em espaços confinados e situações distantes de assistência imediata.
A jornada em direção à conquista de tecnologia que atenda às necessidades logísticas, físicas e psicológicas nos aproxima mais da realização da perspectiva de explorar outros corpos celestes. [Discover Magazine]
