La NASA commence à générer de l'oxygène sur Mars via une petite boîte
L'atmosphère de Mars n'est actuellement pas apte à la respiration et ne permet pas la poursuite de la vie, car elle est très fine et moins dense que l'atmosphère terrestre. Cependant, à la surface de la planète rouge se trouve désormais un petit appareil de la taille d'un sac à main, qui pompe de l'oxygène dans l'atmosphère inhabitée.
L’appareil s’appelle MOXIE (Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment), ce qui signifie qu’il est équipé pour utiliser les ressources naturelles sur place pour produire de l’oxygène, ce qui en fait la première expérience du genre.
Ces expériences visent à rendre l'air respirable sur Mars, pour enfin permettre d'y envoyer une mission humaine. Le voyage retour nécessite également des tonnes d’oxygène pour propulser le véhicule de la surface de la planète vers l’espace.
MOXIE a été placé au cœur du Perseverance Rover avant son envoi sur Mars en juillet 2020. Il utilise une méthode appelée électrolyse pour séparer les molécules de dioxyde de carbone en monoxyde de carbone (CO) et un ion oxygène. Ce qui compte, c’est la composition du CO2, composé d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène, et son abondance à la surface de Mars, puisqu’il y constitue environ 96 % de l’atmosphère.
Comme mentionné précédemment, MOXIE a produit de l'oxygène dans le cadre de 7 expériences, depuis son atterrissage sur la planète rouge en février 2021 jusqu'à la fin de cette année-là, et continuera d'en produire davantage à l'avenir.
Le MIT soutient ces expériences, et le professeur Jeffrey Hoffman du MIT déclare : « Il s’agit de la première expérience qui utilise des ressources à la surface d’une autre planète et les transforme chimiquement en quelque chose utilisable pour des missions humaines. » "C'est un événement historique."
Hoffman, ancien astronaute de la NASA, est le chercheur principal adjoint de MOXIE.
L’utilisation de l’électrolyse pour générer de l’oxygène n’est pas nouvelle. Par exemple, les astronautes de la Station spatiale internationale utilisent cette méthode pour séparer les molécules d’eau (H2O) en hydrogène et oxygène. Mais comme l’eau est rare sur Mars, il ne faut pas la négliger s’il existe un autre moyen.
Les scientifiques étudient en profondeur la séparation électrochimique du dioxyde de carbone en ses principaux composants depuis des décennies. Il s’agit d’un processus bien compris et éprouvé dans notre monde. Mais le défi était de mettre en place un système capable de faire cela sur Mars en utilisant les ressources locales de la planète.
Le processus de production d’oxygène MOXIE comporte plusieurs étapes :
L'air martien entre à travers un filtre HEPA et le purifie de la poussière et des impuretés.
Il comprime l'air et le chauffe à 800°C.
L'air est acheminé vers un appareil appelé analyseur électrolytique d'oxygène solide, qui divise le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone et en ions oxygène négatifs.
Les ions oxygène se combinent ensuite pour devenir une molécule d’O2, dont l’appareil mesure la qualité et la quantité.
Enfin, de l'oxygène est libéré dans l'atmosphère martienne.
Les scientifiques à l'origine de l'expérience affirment qu'une opération nécessite plusieurs heures d'échauffement, après quoi MOXIE travaille à produire de l'oxygène pendant une heure, en pompant soi-disant 10 grammes - assez pour qu'un astronaute respire pendant 20 minutes - puis le système se prépare à un état d'arrêt.
Dans chacune de ses sept expériences, MOXIE a produit entre 5,4 g et 8,9 g d’oxygène moléculaire, pour un total de 49,9 g.
Le climat de Mars est variable, non seulement entre le jour et la nuit, mais aussi entre les saisons de l'année, ce qui affecte les températures et la densité de l'air. Il est donc nécessaire de faire l’expérience de MOXIE dans différents climats et conditions météorologiques. C'est ce que les scientifiques ont fait pendant plusieurs périodes de fonctionnement, il ne restait donc plus qu'à le faire fonctionner pendant les périodes de l'aube et du crépuscule, lorsque les températures changent radicalement.
À ce sujet, Michael Hecht, chercheur principal chez MOXIE, déclare : « Nous avons une carte gagnante dans notre manche qui nous permettra de le faire, et lorsque nous l'essayerons en laboratoire, nous pourrons alors dire que nous avons atteint un objectif important. une réussite qui prouve notre capacité à faire fonctionner l’appareil à tout moment.
Le but ultime est de construire un système fonctionnant selon le même mécanisme mais à une échelle beaucoup plus grande que MOXIE, et un tel dispositif devrait produire de l'oxygène en continu.
Hecht avait précédemment déclaré qu’une petite équipe d’astronautes aurait besoin d’une tonne d’oxygène respirable pour survivre sur Mars pendant une année complète. Tout cela sans compter les tonnes d’oxygène qui entrent dans la composition du carburant de lancement pour le voyage retour. Ce voyage nécessite 50 tonnes de carburant - principalement de l'oxygène - à la surface de Mars, ce qui nécessite de ramener 500 tonnes de carburant depuis la Terre, ce qui entrave l'exploration spatiale. Pour résoudre ce problème, les scientifiques utiliseront sur Mars un système de génération d’oxygène similaire au dispositif MOXIE.
Les scientifiques mèneront la prochaine expérience à une période de l’année où l’atmosphère martienne est plus dense qu’à tout autre moment. Le but de cette expérience est d’utiliser l’appareil à son potentiel maximum pour produire la plus grande quantité d’oxygène. Les résultats montreront les limites des capacités de MOXIE, afin de contribuer à repousser au maximum ces limites dans le futur dispositif.
Enfin, Hoffman a déclaré : « Pour permettre une mission humaine sur Mars, nous devons apporter de nombreux équipements depuis la Terre, tels que des ordinateurs, des combinaisons spatiales et des logements. Mais l'oxygène ? « Si vous pouvez y arriver, faites-le et vous serez en avance sur la course. »
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