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Solventes Lunares y Marcianos: La Clave para la Exploración Espacial a Largo Plazo

En el apasionante horizonte de la exploración espacial a largo plazo, los investigadores han emprendido un viaje científico crucial: la identificación de solventes líquidos capaces de extraer materiales de construcción esenciales de las rocas lunares y marcianas. Este avance, fundamental para la realización de misiones espaciales extendidas, ha sido posible gracias al uso de aprendizaje automático y modelos computacionales de vanguardia.



Construcción en Marte con tecnología de impresión 3D. Crédito: Alexandre Peñarroya, La Ciencia Espacial.
Construcción en Marte con tecnología de impresión 3D. Crédito: Alexandre Peñarroya, La Ciencia Espacial.


Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han liderado esta búsqueda, empleando métodos innovadores para identificar alrededor de media docena de solventes prometedores, publicando su investigación en el prestigioso Journal of Physical Chemistry B. Bajo la dirección del profesor asociado Soumik Banerjee, del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU, este equipo ha allanado el camino hacia un futuro en el que la extracción y utilización de recursos extraterrestres sea una realidad.



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Los solventes en cuestión son los llamados líquidos iónicos, una clase de sales que existen en estado líquido. Estos compuestos poseen propiedades extraordinarias que los hacen candidatos ideales para la tarea de extraer materiales de la Luna y Marte, los cuales serán esenciales para la fabricación de estructuras y herramientas mediante impresión 3D. Sin embargo, la selección de los solventes adecuados no es una tarea trivial.


Banerjee explica que el uso del aprendizaje automático les permitió reducir significativamente el conjunto de posibles candidatos, permitiéndoles enfocarse en aquellos líquidos iónicos con las propiedades más prometedoras. Además, este enfoque les proporcionó una comprensión científica más profunda de los factores que determinan la eficacia de un solvente en la disolución de materiales lunares y marcianos.



Construcción de módulos de investigación con tecnología de impresión 3D en la Luna. Crédito: Alexandre Peñarroya, La Ciencia Espacial
Construcción de módulos de investigación con tecnología de impresión 3D en la Luna. Crédito: Alexandre Peñarroya, La Ciencia Espacial


La importancia de este trabajo se hace evidente al considerar las futuras misiones espaciales planificadas por la NASA, como parte de su misión Artemis. El regreso de los humanos a la Luna y la posterior exploración de Marte y otros destinos extraterrestres requerirán el uso eficiente de los recursos disponibles en estos entornos hostiles. La impresión 3D de estructuras y herramientas a partir de materiales locales se presenta como una solución vital para superar los desafíos logísticos y de transporte asociados con la extracción de recursos desde la Tierra.


Además de su utilidad práctica, la elección de solventes adecuados también debe considerar aspectos ambientales y de eficiencia energética. El agua, un recurso vital en la Tierra, no está disponible en la luna, lo que hace que los líquidos iónicos sean aún más atractivos debido a su capacidad para funcionar sin necesidad de este recurso.


El proceso de refinamiento de la selección de solventes ha implicado la identificación de características clave que determinan la efectividad de estos compuestos en la extracción de materiales. El tamaño de los iones moleculares, la densidad de carga superficial y la movilidad de los iones en los líquidos son algunos de los factores críticos que han sido objeto de estudio detallado por parte de los investigadores.


Aunque aún queda trabajo por hacer, el progreso realizado hasta ahora es prometedor. Colaboraciones con instituciones como la Universidad de Colorado han permitido la prueba de algunos líquidos iónicos en el laboratorio, acercándonos un paso más hacia la realización de misiones espaciales sostenibles y autosuficientes.


En última instancia, la investigación sobre solventes lunares y marcianos representa un emocionante avance en nuestro viaje hacia el espacio profundo. Al desbloquear los secretos de estos compuestos innovadores, estamos allanando el camino hacia un futuro en el que la humanidad pueda explorar y colonizar los confines del cosmos de manera responsable y sostenible.



 

Referencia: “Hacia la extracción de metales del regolito: investigación teórica de la estructura de solvatación y la dinámica de iones metálicos en líquidos iónicos” por Azmain F. Islam y Soumik Banerjee, 9 de noviembre de 2023,  The Journal of Physical Chemistry B.DOI: 10.1021/acs.jpcb.3c04057

El estudio fue financiado por la sede de la NASA. 

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