Cuando los primeros astronautas lleguen a Marte, necesitarán oxígeno para respirar. Llevar a bordo el que precisarán para su estancia allí implicaría un peso extra considerable. Lo mismo se puede decir del oxígeno que se utilice para el sistema de propulsión en el trayecto de regreso a la Tierra. Obtener todo ese oxígeno a partir del dióxido de carbono de la atmósfera marciana es una opción más interesante. Una máquina que efectúa esta operación ya ha sido ideada y viajará a Marte en un vuelo no tripulado planeado para 2020.

Ese vuelo, que llevará al Planeta Rojo a un robot parecido al Curiosity (que aterrizó en Marte en 2012), también incluirá la citada máquina, MOXIE (por las siglas en inglés de Mars OXygen In situ resource utilization Experiment), una creación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos. Eso permitirá ponerla a prueba en condiciones reales.

Si todo marcha como está previsto, el sistema MOXIE, cuyo investigador principal es Michael Hecht, desempeñará un papel principal en abrir el camino hacia la exploración humana de Marte.

El aparato es una célula de combustible invertida especializada, cuya función primaria es consumir electricidad para poder producir oxígeno en Marte, donde la atmósfera es en un 96 por ciento dióxido de carbono. Si se demuestra que funciona en la misión a Marte de 2020, un sistema parecido al MOXIE podría ser utilizado más tarde para producir oxígeno a gran escala, tanto para sistemas de soporte vital con los que garantizar la vida de los viajeros humanos como para proporcionar el oxígeno líquido que se necesite para quemar el combustible del cohete que permitirá el viaje de retorno a la Tierra.

Se puede describir a MOXIE como una “célula de combustible que funciona a la inversa”. En una célula de combustible normal, el combustible es calentado junto con un oxidante (a menudo oxígeno) para producir electricidad. En este caso, sin embargo, la electricidad producida por una máquina separada se combinaría con el dióxido de carbono del aire marciano para producir oxígeno y monóxido de carbono.

En la Tierra, un sistema así no tendría sentido. Pero aplicado a Marte puede hacer viable una misión que de otro modo sería poco factible.

Incorporar a una nave un sistema para crear oxígeno que los exploradores humanos pudieran respirar sería extremadamente útil para una misión de cualquier duración. Pero además se consigue un ahorro de peso aún mayor al no tener que transportar a bordo en el trayecto de ida el oxígeno que el sistema de propulsión necesitará para el de vuelta.

Un plan a largo plazo para llevar humanos a Marte (y traerlos de regreso a la Tierra) se parecería a esta secuencia de operaciones: Primero, se enviaría al Planeta Rojo un pequeño reactor nuclear junto con una versión a mayor escala del instrumento MOXIE. A lo largo de un par de años, su tanque de oxígeno se iría llenando, en preparación para los visitantes humanos. Una vez llegasen los astronautas, tendrían ya esperándoles a punto su fuente de energía, su oxígeno y la infraestructura para la misión.

En definitiva, producir oxígeno en la superficie de Marte es probablemente la solución más sencilla por varias razones. Eliminaría, por ejemplo, la dificultad y el coste de enviar reservas de oxígeno líquido a Marte.

Para desarrollar el sistema MOXIE, el MIT trabajará con el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California. El JPL liderará el diseño y desarrollo de la carga útil, mientras que el MIT establecerá la arquitectura de misión, supervisará el desarrollo, y planeará las operaciones en la superficie de Marte.

El instrumento se beneficiará también de la experiencia de Jeffrey Hoffman, un antiguo astronauta, con cinco vuelos espaciales en su haber, a quien tuvimos el placer de entrevistar hace años, y que ahora es profesor en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT. De sus cinco viajes al espacio, quizá el más célebre fue el que realizó en 1993. Durante esa misión, los astronautas restauraron el rendimiento óptico del Hubble añadiendo instrumentos que corregían el problema de aberración esférica inherente al espejo primario del telescopio cuando fue lanzado en 1990. A esta operación de reparación en órbita se la sigue considerando como una de las misiones más ambiciosas emprendidas por la NASA en toda su historia.

 “Tuve la satisfacción de saber que probablemente aporté más a la astronomía al arreglar el Telescopio Espacial Hubble que lo que podría haber hecho como astrónomo en toda mi vida”, valora Hoffman. Durante su quinto vuelo, Hoffman, que posee una amplia experiencia en actividades extravehiculares (EVA), se convirtió en el primer astronauta en acumular más de 1.000 horas en el espacio a bordo de la lanzadera espacial. Su actividad científica le ha llevado a trabajar en investigaciones sobre trajes espaciales rígidos, y también en el programa científico de los robots SPHERES de la NASA, diseñados para operar en ingravidez dentro del interior de la Estación Espacial Internacional, impulsados por pequeñas hélices alimentadas con pilas eléctricas.

La ingeniera Bilge Yildiz, profesora en el MIT y experta en la tecnología utilizada para el sistema MOXIE, también tendrá un papel destacado en la preparación de la unidad que viajará a Marte.

A todo esto, ¿cuándo un ser humano pisará Marte por vez primera? Es una pregunta difícil de responder. Tanto Estados Unidos como Rusia tuvieron en su día planes para hacerlo, pero las sucesivas fechas se han ido posponiendo o incluso borrando definitivamente. Una misión independiente conocida como Mars One pretende enviar humanos al Planeta Rojo en años futuros. Sin embargo, y esto es importante, los voluntarios que se han presentado y han sido aceptados saben que, si llegase a materializarse este proyecto, no podrían regresar a la Tierra. 

Para toda misión tripulada a Marte financiada por gobiernos es imperativo que el viaje sea de ida y vuelta, y eso exige invertir mucho tiempo y dinero en hacer las cosas bien a fin de garantizar al máximo la seguridad de los astronautas.