Questo concetto descrive gli astronauti e gli habitat umani su Marte. Il rover Mars 2020 della NASA trasporterà una serie di tecnologie che potrebbero rendere Marte più sicuro e più facile da esplorare per gli umani. Credito:NASA
Tra le tante sfide con un viaggio su Marte, uno dei più urgenti è:come ottenere abbastanza carburante per far tornare la navicella sulla Terra?
Houlin Xin, un assistente professore in fisica e astronomia, potrebbe aver trovato una soluzione.
Lui e il suo team hanno scoperto un modo più efficiente di creare teoricamente carburante per missili a base di metano sulla superficie di Marte, che può rendere più fattibile il viaggio di ritorno.
La nuova scoperta si presenta sotto forma di un catalizzatore di zinco a singolo atomo che sintetizzerà l'attuale processo a due fasi in una reazione a fase singola utilizzando un dispositivo più compatto e portatile.
"Lo zinco è fondamentalmente un ottimo catalizzatore, " dice Xin. "Ha tempo, selettività e portabilità:un grande vantaggio per i viaggi nello spazio."
Il processo di creazione di carburante a base di metano è stato teorizzato in precedenza, inizialmente da Elon Musk e Space X. Ha utilizzato un'infrastruttura solare per generare elettricità, con conseguente elettrolisi di anidride carbonica, quale, quando mescolato con l'acqua del ghiaccio trovato su Marte, produce metano.
Questo processo, noto come processo Sabatier, viene utilizzato sulla Stazione Spaziale Internazionale per produrre ossigeno respirabile dall'acqua. Uno dei problemi principali con il processo Sabatier è che si tratta di una procedura in due fasi che richiede grandi facoltà per operare in modo efficiente.
Il metodo sviluppato da Xin e dal suo team utilizzerà lo zinco anatomicamente disperso per agire come un enzima sintetico, catalizzando l'anidride carbonica e inizializzando il processo. Ciò richiederà molto meno spazio e potrà produrre in modo efficiente metano utilizzando materiali e in condizioni simili a quelle che si trovano sulla superficie di Marte.
"Il processo che abbiamo sviluppato bypassa il processo acqua-idrogeno, e invece converte in modo efficiente la CO 2 in metano ad alta selettività, " dice Xin.
Attualmente, i razzi creati da Lockheed e Boeing usano l'idrogeno liquido come combustibile per i razzi. Sebbene sia economico ed efficace, questa fonte di combustibile ha i suoi svantaggi. L'idrogeno liquido lascia residui di carbonio nel motore del razzo, che richiede la pulizia dopo ogni lancio; qualcosa che sarebbe impossibile su Marte.
Space X ed Elon Musk hanno sviluppato e stanno attualmente testando un motore a metano, noto come Space X Raptor. Raptor alimenterà la prossima generazione di navicelle spaziali di Space X chiamate Starship e Super Heavy. A quest'ora, né sono entrati in orbita, e solo uno ha costantemente preso il volo.
Nonostante la svolta, il processo sviluppato da Xin è lontano dall'implementazione. Attualmente hanno solo una "prova di concetto, " il che significa che mentre è stato testato e dimostrato in un laboratorio, deve ancora essere testato nelle condizioni del mondo reale o del pianeta.
"Sono necessarie molte attività ingegneristiche e di ricerca prima che questo possa essere pienamente implementato, " dice. "Ma i risultati sono molto promettenti".
