El aprendizaje automático encuentra los mejores disolventes líquidos para construir la Luna y Marte
Los investigadores han dado los primeros pasos para encontrar disolventes líquidos que algún día podrían ayudar a extraer materiales de construcción críticos del polvo lunar y las rocas marcianas, una pieza importante para hacer posibles los viajes espaciales a largo plazo.
Utilizando el aprendizaje automático y el modelado computacional, investigadores de la Universidad Estatal de Washington han encontrado alrededor de media docena de buenos candidatos para solventes que pueden extraer materiales de la Luna y Marte utilizables en la impresión 3D. El trabajo, relatado en Revista de Química Física Bestá dirigido por Soumik Banerjee, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU.
Los disolventes potentes, llamados líquidos iónicos, son sales que se encuentran en estado líquido.
«El trabajo de aprendizaje automático nos ha llevado del nivel de 20.000 pies al nivel de 1.000 pies». dijo Banerjee. «Pudimos seleccionar muchos líquidos iónicos muy rápidamente y también comprender científicamente los factores más importantes que determinan si un disolvente es capaz de disolver el material o no».
Como parte de su misión Artemis, la NASA, que financió el trabajo de Banerjee, quiere enviar humanos de regreso a la Luna y luego al espacio más profundo, hasta Marte y más allá. Pero para hacer posibles estas misiones a largo plazo, los astronautas tendrán que utilizar los materiales y recursos de estos entornos extraterrestres, utilizando la impresión 3D para fabricar estructuras, herramientas o piezas a partir de elementos esenciales extraídos del suelo lunar o marciano.
«La utilización de recursos in situ será un gran problema en las próximas décadas para la NASA». dijo Banerjee. «De lo contrario, necesitaríamos una cantidad terrible de materiales para transportar desde la Tierra».
La adquisición de estos materiales de construcción debe realizarse de forma respetuosa con el medio ambiente y energéticamente eficiente. El método de extracción de elementos tampoco puede utilizar agua, que no está disponible en la luna.
Los líquidos iónicos, que el grupo de Banerjee ha estado estudiando durante más de una década para su uso en baterías, podrían ser la respuesta.
Probar cada candidato a líquido iónico en un laboratorio es costoso y requiere mucho tiempo, por lo que los investigadores utilizaron el aprendizaje automático y el modelado a nivel atómico para seleccionar cientos de miles de candidatos. Buscaron aquellos que pudieran digerir materiales lunares y marcianos, extraer elementos importantes como aluminio, magnesio y hierro, regenerarse y tal vez producir oxígeno o agua como subproducto para ayudar a proporcionar soporte vital.
Al identificar las cualidades superiores que requerirán los solventes, los investigadores pudieron encontrar alrededor de media docena de candidatos muy fuertes. Los factores importantes para el éxito incluyeron el tamaño de los iones moleculares que forman las sales, su densidad de carga superficial, que es la carga por unidad de área de los iones, y la movilidad de los iones en los líquidos.
Trabajando con investigadores de la Universidad de Colorado en un estudio separado, los investigadores probaron algunos líquidos iónicos en el laboratorio para determinar su capacidad para disolver compuestos. Esperan eventualmente construir un reactor a escala de laboratorio o piloto y probar buenos candidatos a solventes con materiales tipo regolito lunar.
Fuente: https://wsu.edu/
