Le future missioni umane verso Marte dovranno affrontare molte sfide, realizzare una grande nave spaziale che protegga l’equipaggio dalle intemperie dello spazio e dalle radiazioni ionizzanti, garantire un’atmosfera respirabile per molti mesi, acqua e cibo.
Un’importante sfida è quella di disporre del carburante necessario a compiere il viaggio di andata e ritorno dal pianeta rosso e una scoperta fatta da Houlin Xin, assistente professore di fisica e astronomia, potrebbe rendere possibile la conquista di Marte.
Xin e il suo team hanno scoperto un modo molto efficiente per ottenere (teoricamente) carburante per motori a razzo a base di metano direttamente dalla superficie di Marte, il che può rendere fattibile il viaggio di ritorno.
Il carburante potrà essere ottenuto utilizzando un catalizzatore a base di zinco che semplificherò l’attuale processo che si svolge in due fasi in una reazione con un’unica fase utilizzando un dispositivo più compatto e soprattutto portatile.
“Lo zinco è fondamentalmente un ottimo catalizzatore”, spiega Xin. “Ha tempo, selettività e portabilità, un grande vantaggio per i viaggi spaziali”.
Il processo di fabbricazione del carburante a base di metano è stato teorizzato in passato, inizialmente da Elon Musk e Space X. Questo metodo propone l’utilizzo di pannelli solari per generare energia elettrica da utilizzare nell’elettrolisi dell’anidride carbonica disciolta nell’acqua ricavata dal ghiaccio della superficie di Marte, da questo processo si produce il metano che viene immagazzinato nei serbatoi della nave spaziale e utilizzato per il rientro a Terra. Questo metodo consentirà di utilizzare solamente il carburante necessario alla fuga dalla Terra e per l’arrivo su Marte. In questo modo la nave spaziale non dovrà portare con se ingombranti e pesanti serbatoi supplementari per rientrare sulla Terra.
Il processo di elettrolisi è noto come processo Sabatier e viene oggi utilizzato nella Stazione Spaziale Internazionale ISS per produrre l’ossigeno necessario all’atmosfera della stazione utilizzando semplice acqua. Questo processo presenta delle criticità, in quanto è suddiviso in due fasi distinte che necessita di una certa complessità per funzionare in maniera efficiente.
Il metodo sviluppato da Xin e dal suo team utilizzerà lo zinco che agirà 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 condizioni simili a quelle che si trovano sulla superficie di Marte.
“Il processo che abbiamo sviluppato aggira il processo da acqua a idrogeno e converte invece in modo efficiente la CO 2 in metano con elevata selettività”, spiega Xin.
Attualmente, i razzi creati da Lockheed e Boeing utilizzano l’idrogeno liquido come carburante. Sebbene sia economica ed efficace, questa fonte di carburante ha i suoi svantaggi. L’idrogeno liquido lascia residui di carbonio nel motore del razzo, che deve essere pulito dopo ogni lancio; un procedimento impossibile da attuare sulla superficie di Marte.
Space X ed Elon Musk hanno sviluppato e stanno attualmente testando un motore a metano, noto come Raptor. Il Raptor alimenterà la prossima generazione di veicoli spaziali della società Space X denominati Starship e Super Heavy. In questo momento, SpaceX sta effettuando una serie di test su diversi prototipi della Starship, mentre il booster SuperHeavy è in fase di costruzione.
Nonostante la svolta, il processo sviluppato da Xin è lungi dall’essere implementato. Attualmente h realizzato solo una “prova di concetto”, il che significa che mentre è stato testato e provato in un laboratorio, deve ancora essere testato in condizioni reale.
“Sono necessarie molte attività ingegneristiche e di ricerca prima che questo possa essere completamente implementato”, afferma. “Ma i risultati sono molto promettenti”.
Fonte: https://phys.org/news/2021-01-methane-mars.html
