De l’oxygène produit sur Mars

Moxie a produit ses premiers grammes d’oxygène martien (Photo : NASA/JPL)

Installée sur le rover Perseverance, l’expérience Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) a a fonctionné ce mardi 20 avril, en produisant ses premiers grammes d'oxygène à partir de l’atmosphère martienne. Une étape technologique importante dans l'optique des futures missions humaines sur Mars.

La mission Mars 2020 s’annonce décidément comme la plus passionnante de l’année. Après les spectaculaires images de l’entrée de la sonde dans l’atmosphère martienne le 18 février, la réussite du premier envol d’Ingenuity lundi dernier, l’expérience de production d’oxygène Moxie embarquée sur Perseverance allonge la liste des premières techniques. Conçue par la NASA et le Jet Propulsion Laboratory en partenariat avec Caltech, Moxie est un démonstrateur qui prend sa source sur le Mars In situ propellant Production (MIP). Il s’agit d’un dispositif de production de carburant qui devait initialement voler sur la mission Mars Surveyor 2001. De la taille d’un grille-pain, Moxie collecte le dioxyde de carbone martien puis casse les molécules récupérées pour produire de l’oxygène ainsi que du monoxyde de carbone. Dans un premier temps, l’atmosphère collectée est filtrée à l’aide d’un filtre HEPA (que l’on peut trouver notamment dans les blocs opératoires) puis elle est compressée à 1 bar de pression. La molécule de CO2 est ensuite « cassée » dans le par électrolyse. Le processus de conversion nécessite cependant des niveaux élevés de température : près de 800 °C. Moxie est fabriqué avec des matériaux résistants à la chaleur dont notamment des pièces en alliage de nickel imprimées en 3D dans lesquelles seront successivement chauffés et refroidis les gaz qui circulent dans le boitier. Un aérogel léger permet d’assurer l’isolation thermique. De plus, un revêtement en or sur l’extérieur de Moxie isole du rayonnement infrarouge émis et qui pourrait venir abîmer d’autres points névralgiques du rover.

La première production d’oxygène martien est encore modeste : "seulement" 5,37 g... (Image : MIT Haystack Observatory).
 

Un premier pas

Réalisée mardi 20 avril au cours du 60ème sol (jour martien), la première tentative a donc permis de produire 5,4 petits grammes d’oxygène, soit l’équivalent de 10 mn d’oxygène respirable par un homme normal. L’expérience doit pouvoir générer jusqu’à 10 grammes par heure. Elle nécessite environ 300 watts d’énergie pour fonctionner normalement. Egalement conçu pour prouver qu’un dispositif comme celui-ci peut survivre à un voyage dans l’espace lointain de plus de 7 mois, Moxie doit fonctionner au moins encore 9 fois au cours de l’année martienne (687 jours terrestres) qui constitue la durée primaire de la mission de Perseverance. L’intégralité des expériences faites avec Moxie doit se dérouler en 3 phases. La première doit permettre de vérifier et valider le fonctionnement de l’instrument. La seconde doit faire fonctionner le démonstrateur dans des conditions atmosphériques variables et à des heures différentes au cours de la journée martienne. Pour la troisième phase, il est envisagé de réaliser des manipulations à différents seuils de température. On est certes encore très loin des niveaux de production requis pour alimenter un véhicule martien habité. Selon la NASA, pour un équipage de 4 astronautes, 7 tonnes de carburant seraient nécessaire pour ainsi que 25 t d’oxygène liquide. Le transport depuis la Terre d’une telle quantité d’oxygène présente plusieurs difficultés (dont le stockage sur des longues durées notamment). Cependant, et si ce n’est pas encore pour tout de suite, l’acheminement un jour d’une version plus puissante de Moxie, d’une tonne selon la NASA, « pourrait permettre la production de ces 25 t d’oxygène » dans l’optique d’une potentielle mission habitée sur la planète rouge.

Antoine Meunier

©                                 La Chronique Spatiale (2021)

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