Depuis plus d’un an, un appareil envoyé sur Mars produit de l’oxygène respirable
Les chercheurs de la NASA ont en effet réussi à produire de l’oxygène en séparant les molécules de CO2 de l’atmosphère martienne.
L’astromobile Perseverance, qui se promène actuellement à la surface de Mars, fournit une preuve sans équivoque que l’oxygène peut être extrait de l’atmosphère de Mars. Grâce à Moxie, un instrument de la taille d’un grille-pain dont il est équipé, le rover a réussi à scinder les molécules de dioxyde de carbone présentes dans l’atmosphère de la planète pour produire de l’oxygène.
Image d’entête : des techniciens du Jet Propulsion Laboratory de la NASA installent l’instrument MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) dans le ventre du Perseverance. (NASA/ JPL-Caltech)
Représentation de l’astromobile Perseverance avec indications de ses principaux instruments scientifiques, dont le MOXI. (NASA)
Comme il n’existe aucun moyen pour les colons humains d’apporter suffisamment d’oxygène pour survivre sur Mars, notre seule chance d’y établir une colonie est de produire ce gaz essentiel sur place. Les plantes s’acquittent de cette tâche ici sur Terre, et la végétalisation de Mars pourrait répondre à ce besoin à long terme. D’ici là, nous devrons compter sur d’autres approches. Mais, selon de nouvelles recherches, cela pourrait très bien être possible.
Selon le professeur Jeffrey Hoffman, chercheur principal adjoint de Moxie du département d’aéronautique et d’astronautique du Massachusetts Institute of Technology (MIT) :
Il s’agit de la première démonstration de l’utilisation effective des ressources à la surface d’un autre corps planétaire, et de leur transformation chimique en quelque chose qui serait utile pour une mission humaine.
L’instrument Moxie a été activé sept fois depuis février 2021, fonctionnant à chaque fois à pleine capacité pendant une heure. Ces moments ont été utilisés pour tester l’efficacité de l’appareil dans diverses conditions telles que des saisons ou des heures de la journée différentes.
Moxie est l’acronyme de « Mars Oxygen In-Situ Resource Utilisation Experiment » (expérience d’utilisation des ressources in situ d’oxygène sur Mars) et fonctionne en séparant les molécules de dioxyde de carbone de l’air en atomes de carbone et d’oxygène. Au cours de ses 7 heures de fonctionnement, l’appareil a produit environ 50 grammes d’oxygène. Selon les chercheurs du MIT qui ont conçu et construit l’appareil, sa productivité en oxygène est comparable à celle d’un petit arbre.
L’appareil utilise un filtre à air très performant pour éliminer les particules de l’air entrant dans l’appareil. Cet air est ensuite comprimé à la même pression que celle de l’atmosphère terrestre, et chauffé à environ 800 °C, puis transmis à un autre appareil : SOXE. Ce dernier, le « Solid Oxide Electrolysis », utilise un courant électrique pour extraire l’oxygène de l’atmosphère, qui est composée à 95 % de CO2.
Illustration de l’instrument MOXIE, présentant les composants de l’instrument. (NASA/ JPL-Caltech)
Au cours de chaque cycle d’utilisation, Moxie a analysé deux fois sa production pour en vérifier la pureté et s’assurer qu’elle atteignait son objectif de six grammes d’oxygène par heure de fonctionnement.
Bien que Moxie soit un appareil minuscule, il a réussi à faire la preuve de son concept, démontrant qu’il est possible de produire mécaniquement de l’oxygène pour soutenir les colons sur Mars. En plus d’être un gaz essentiel pour les astronautes, l’oxygène est également un composant essentiel du carburant pour fusée et permettrait aux colons de produire leur propre carburant.
Avec l’intérêt croissant du public et du privé pour l’exploration de Mars, la capacité de produire de l’oxygène sur place serait inestimable.
À l’avenir, les chercheurs s’efforceront de mettre à l’échelle et d’améliorer l’efficacité de Moxie. Si le dispositif produit actuellement autant d’oxygène qu’un petit arbre, la NASA souhaite disposer à terme d’un dispositif capable de produire autant d’oxygène qu’une petite forêt. Une telle version du dispositif pourrait être envoyée sur Mars avant l’équipage principal afin de produire et de stocker de grandes quantités de gaz. Environ 25 tonnes d’oxygène sont nécessaires pour lancer une fusée capable de s’échapper de la surface martienne, et l’équipage devrait disposer de cette quantité en réserve en cas d’urgence.
L’étude publiée dans Science Advances : Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE)—Preparing for human Mars exploration et présentée sur le site du Massachusetts Institute of Technology : MIT’s MOXIE experiment reliably produces oxygen on Mars.