El robot con IA que nos acerca a vivir en Marte: “En el futuro los humanos tendremos fábricas de oxígeno allí”

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Imagen del nuevo robot AI-Chemist Group de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China.

Se ha hablado mucho de la posibilidad de que los humanos podamos vivir algún día en Marte. Suena lejano, teniendo en cuenta que todavía ni siquiera hemos sido capaces de pisar el planeta rojo. Pero con el paso del tiempo cada vez hay más personas estudiando la manera de hacerlo factible. Para hacerlo, sin embargo, debemos superar un obstáculo: la falta de sustancias químicas esenciales, como el oxígeno, que garanticen nuestra supervivencia a largo plazo allí. 

A pesar de la dificultad, ha surgido esperanza gracias al reciente descubrimiento de agua en Marte. Los científicos ahora están explorando la posibilidad de descomponer ese agua para producir oxígeno mediante oxidación electroquímica, impulsada por energía solar con la ayuda de catalizadores de reacción de evolución de oxígeno (REA). Y es todo un reto.

Una de las formas de hacer que las futuras misiones tripuladas a Marte sean más rentables a largo plazo y menos complejas sería utilizar recursos ya presentes en el planeta para crear oxígeno, en lugar de transportar materiales desde la Tierra. Conseguir esto supondría un logro importante, porque el oxígeno no sólo es esencial para la actividad humana en el planeta. También se utiliza en propulsores de cohetes y sistemas de soporte vital. Pero no es fácil.

Para abordar este problema, un equipo dirigido de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha creado un robot químico, que funciona con inteligencia artificial (IA), que es capaz de crear catalizadores que pueden usarse para producir oxígeno a partir de materiales marcianos sin intervención humana. Los hallazgos de esta investigación se han publicado este lunes en la revista Nature Synthesis.

Los autores seleccionaron cinco categorías diferentes de meteoritos que provienen de Marte o cuya existencia se ha confirmado en Marte, que fueron analizadas por el robot. Éste pudo convertirlos en compuestos químicos y fabricar catalizadores a partir de estos compuestos antes de probar el rendimiento de producción de oxígeno de los catalizadores. El robot repitió este proceso hasta encontrar el mejor catalizador. Una tarea que, según sugieren los investigadores, podría haber requerido 2.000 años de trabajo humano. Y más tarde, los autores demostraron que este catalizador podría funcionar en condiciones marcianas simuladas.

Funcionamiento del robot

En cada ciclo experimental, el robot analiza primero la composición elemental de los minerales marcianos utilizando la espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) como si fuera sus ojos. Luego lleva a cabo una serie de tratamientos previos en los minerales, incluido el pesaje en la estación de trabajo de dosificación de sólidos, la preparación de soluciones de materia prima en la estación de trabajo de dosificación de líquidos, la separación del líquido en la estación de trabajo de centrifugación y la solidificación en la estación de trabajo de secadora.

Los hidróxidos metálicos resultantes se tratan con adhesivo Nafion para preparar el electrodo de trabajo para las pruebas REA en la estación de trabajo electroquímica. Los datos de las pruebas se envían al “cerebro” computacional del robot en tiempo real para su procesamiento mediante aprendizaje automático (ML).

El ‘cerebro’ del robot emplea química cuántica y simulaciones de dinámica molecular para 30.000 hidróxidos de alta entropía con diferentes proporciones elementales y calcula sus actividades catalíticas REA mediante la teoría funcional de la densidad. Los datos de simulación se utilizan para entrenar un modelo de red neuronal para predecir rápidamente las actividades de los catalizadores con diferentes composiciones elementales.

Finalmente, a través de la optimización bayesiana, el “cerebro” predice la combinación de minerales marcianos disponibles necesarios para sintetizar el catalizador REA óptimo.

Hasta ahora, el químico de IA ha creado un excelente catalizador utilizando cinco tipos de meteoritos marcianos en condiciones no tripuladas. Este catalizador puede funcionar de manera constante durante más de 550.000 segundos a una densidad de corriente de 10 mA cm -2  y un sobrepotencial de 445,1 mV. Una prueba adicional a -37 °C, la temperatura de Marte, confirmó que el catalizador puede producir oxígeno de manera constante sin ninguna degradación aparente.

En dos meses, el robot ha completado la compleja optimización de catalizadores que a un químico humano le llevaría 2.000 años. El equipo está trabajando para convertir la IA química en una plataforma de experimentos generales para diversas síntesis químicas sin intervención humana. El revisor del artículo destacó que “este tipo de investigación es de gran interés y está en rápido desarrollo en la síntesis y el descubrimiento de materiales orgánicos/inorgánicos”.

“En el futuro, los humanos podrán establecer una fábrica de oxígeno en Marte con la ayuda de robot con inteligencia artificial. Esta tecnología innovadora nos acerca un paso más a lograr nuestro sueño de vivir en Marte”, aseguró el profesor Jiang Jun, autor del estudio. Y es que sólo se necesitan 15 horas de irradiación solar para producir la concentración de oxígeno necesaria para la supervivencia humana. 

Fuente: elindependiente.com


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