Imaginación y materias primas
La combinación de ambas ha llevado a la humanidad a contar con recursos naturales que usamos a diario. ¿Qué pasará cuando esto lo llevemos al espacio?
speisbol #33
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¿Cuando escuchas las palabras recursos naturales qué es lo primero que piensas? Petróleo, uranio, hidrógeno, agua, metano, Sol, viento, litio, oxígeno. ¿Pero realmente son recursos naturales o más bien son materias primas? Una de las cosas en las que concuerdo con Robert Zubrin es la idea de que un recurso natural no lo es hasta en tanto los humanos no desarrollen la tecnología para aprovecharlo. Piensa en esto:
¿A cuánto ascendían las reservas de petróleo mundiales en 1492? La respuesta es cero porque no teníamos la tecnología para extraerlo. La magia para convertir petróleo en un recurso natural comenzó en el siglo XIX. 1
¿Cuántos hogares y fábricas van a disfrutar de energía limpia y constante gracias a fusión nuclear en 2022? Nuevamente cero. Sabemos de la existencia de isótopos de hidrógeno2 (como el deuterio), pero la magia de aplicarles enorme presión para producir helio y de ahí derivar energía como lo hace el Sol está a unos lustros de materializarse. Ve este video de CFS + MIT.
La imaginación del ser humano es ilimitada sin duda. ¿Pero entonces esto te hace pensar si los recursos naturales de la Tierra son escasos o abundantes ? Material de discusión para otro artículo. En éste te quiero platicar sobre la magia de dos procesos que se encuentran en operación en la Estación Espacial Internacional (EEI) y que en un futuro pueden ser importantes para un asentamiento permanente en Marte.
Electrólisis
Prácticamente es tomar agua (H20) que al pasarle corriente eléctrica logra separarla en sus componentes fundamentales: hidrógeno y oxígeno. El oxígeno entonces se inyecta al interior de la Estación Espacial Internacional (EEI) para que pueda ser respirado por los astronautas. El hidrógeno posteriormente puede ser reutilizado en otro proceso que te explico abajo (Sabatier). La electricidad para llevar a cabo el proceso de electrólisis proviene de los páneles instalados al exterior de la EEI.
Imagen: GE Animación de GE.
Reacción Sabatier
Los humanos respiramos oxígeno y exhalamos bióxido de carbono (C02) entre otros gases. ¿Qué hacemos con el CO2 de los astronautas? Aquí entra el proceso Sabatier. En este proceso tomas hidrógeno (H) derivado del proceso de electrólisis arriba expuesto y el bióxido de carbono (C02) de los astronautas para producir metano (CH4) que se deshecha al espacio y agua (H20) en presencia de un catalizador3 de níquel traído desde la Tierra.4
Imagen: NASA
Anteriormente, se transportaba agua5 a la Estación Espacial Internacional para poder aplicarle electrólisis, proveer de oxígeno a los astronautas mientas el hidrógeno y el C02 eran desechados al espacio. Actualmente, ésta tiene un eficiente sistema de reciclaje en donde el hidrógeno de la electrólisis más el bióxido de carbono de los astronautas son inyectados al reactor de Sabatier para volver a producir agua.
Materia de otro artículo será contarte cómo se recicla el agua en la Estación Espacial Internacional. Tres pistas: aliento, orina, agua gris.
¿Por qué es importante el proceso de Sabatier?
Porque ayuda a exprimir cada gota de re-abastecimientos a la Estación Espacial Internacional, ayuda a reducir la utilización de espacio en la misma y por otro lado puede utilizarse para producir combustible en Marte (metano) que al combinarlo con la producción de oxígeno por electrólisis éste último puede usarse como oxidante para un bipropelente6 o puede usarse para consumo humano.
Utilización de Sabatier y electrólisis en Marte
La reacción de metanización o reacción Sabatier tomaría el C02 de la atmósfera marciana (95% de la misma es bióxido de carbono) y el hidrógeno que puede ser importado desde la Tierra o extraído por electrólisis aplicada en agua marciana. Los productos de esta reacción, como ya bien sabes, serían el:
Metano: que a diferencia de ser descartado como en la Estación Espacial Internacional, esta vez podría ser utilizado como combustible para misiones locales y/o para reenviar de regreso a los astronautas a la Tierra.
Agua: que puede utilizarse para consumo humano pero que a su vez también puede pasar de nuevo por un proceso de electrólisis para dividirse en hidrógeno (que puede ser reinyectado en proceso Sabatier) y oxígeno (para consumo humano o para utilizarse como oxidante).
Abajo te incluyo un proceso Sabatier simplificado en Marte. Si deseas ver mayor detalle puedes ver este en Marspedia en donde te explican el proceso de producción de propelente con base en una Starship.
Imagen simplificada de Proceso Sabatier en Marte: Rodrigo Villa.
Los procesos de Sabatier y electrólisis son añejos y se han utilizado en la Tierra para distintas aplicaciones7. Estos procesos en adición a otros que te voy a platicar en futuras ediciones son producto de la creatividad humana. Piensa un futuro en donde combinas imaginación infinita con materias primas ilimitadas en el espacio. Abundancia en su máxima expresión.
Ad Astra
https://tinyurl.com/2p88awxc
Número atómico es con el que clasificamos a los distintos elementos en la tabla periódica y se define como el número de protones en el núcleo. El número másico es la suma del número de neutrones + el número de protones en el núcleo). Los distintos isótopos de un elemento difieren entonces por el número de neutrones.
Catálisis: es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química. Catalizador por tanto es el elemento que agiliza esa reacción.
https://tinyurl.com/ptub93yv
https://tinyurl.com/2p9xtmm5
El oxígeno líquido puede utilizarse como oxidante en bipropelentes como el methalox (metano como combustible + oxígeno como oxidante).
https://tinyurl.com/mpjavc28