Une étape importante pour rendre l’atmosphère de Mars respirable : MOXIE

MOXIEl’instrument à bord du rover Persévérance, conclut son œuvre après trois années de travail actif. Il a réalisé 16 expériences sur site et a réussi à obtenir de l’oxygène respirable sur la planète rouge. Au total, le réacteur MOXI, compte tenu de sa miniaturisation, a généré à peine 122 grammes d’oxygène, soit environ ce qu’un petit chien respire en 10 heures. Maintenant MOXI s’éteintmais son succès constitue une étape importante qui ouvre la voie à l’exploration spatiale et aux premières expéditions habitées vers Mars.

De nouveaux instruments pour coloniser Mars

MOXIE Il s’agit d’une expérience pionnière, réacteur pour la production d’oxygène à grande échelle développé par le MIT qui fera partie des futures techniques conçues pour que les équipages humains qui atteignent d’autres planètes ou satellites puissent obtenir des ressources sur site. Par exemple de l’oxygène pour respirer, mais pas seulement.

Les nouvelles techniques instrumentales peuvent être incluses dans l’acronyme anglo-saxon ISRU (Utilisation des ressources in situ). Le développement de ceux-ci Techniques ISRUnotamment pour l’exploration de Mars, augmentera considérablement son poids dans les décennies à venir, et a une telle importance qu’il constitue l’un des objectifs actuels de nos projets de recherche au CSIC.

Qu’attend-on des techniques ISRU ?

Sur les différents corps planétaires que nous envisageons de visiter, comme la Lune et Mars, se trouvent des minéraux dont nous pouvons extraire les ressources nécessaires pour permettre l’exploration sans avoir à revenir sur Terre. Certains des produits les plus importants à produire, outre l’oxygène, sont l’eau et le méthane, ainsi que les matériaux de construction et de protection contre les rayonnements.

Extraire certains éléments chimiques des minéraux n’est pas toujours anodin. Cela nécessite de générer des changements de phase et de réaliser des réactions chimiques à travers des processus qui pourraient également générer des produits nocifs.

Lorsqu’il s’agit de ressources vitales, comme l’air à respirer, pouvoir les générer sur Mars à partir de l’atmosphère elle-même réduit les risques pour les explorateurs de l’espace, qui seront indépendants de la Terre, située à des millions de kilomètres. Il sera nécessaire de disposer de systèmes récurrents permettant d’éviter une catastrophe en cas de panne de ce type de réacteur.

Le défi de l’oxygène respirable

L’un des principaux défis auxquels sera confrontée l’exploration spatiale future est la production efficace d’oxygène et le recyclage du dioxyde de carbone. Il s’agit d’un sujet clé et multiforme. Pour comprendre sa dimension, l’oxygène est aussi nécessaire à la combustion du carburant des fusées qu’à la respiration des astronautes. De plus, l’oxygène permettrait les processus d’oxydation nécessaires au maintien un écosystème associé aux futures bases martiennes.

Dans le cas de Mars, la production du gaz que nous respirons est simplifiée par rapport à d’autres mondes, car elle possède sa propre atmosphère, dominée à 96 % par du dioxyde de carbone.

Extraire l’oxygène de l’atmosphère martienne

Avoir de l’oxygène dans l’atmosphère est un avantage, même s’il est lié au dioxyde de carbone, car il n’est pas nécessaire de chauffer ni même de faire fondre des minéraux solides pour l’obtenir. comme cela arriverait sur la lune. Bien évidemment, les appareils utilisés doivent être vraiment efficaces pour extraire des quantités suffisantes d’oxygène.

Par exemple, si nous parlons de son utilisation comme propulseur de fusée et que nous voulons retirer quatre astronautes de la surface martienne, nous avons besoin d’environ 25 tonnes d’oxygène pour 7 tonnes de carburant de fusée.

Si l’on pense aux besoins d’un astronaute, environ une tonne d’oxygène est nécessaire pour passer un an à explorer la surface martienne. Dans ce cas, le réacteur pourrait réutiliser le dioxyde de carbone produit par la respiration humaine pendant la mission, le recycler et le retransformer en oxygène parfaitement respirable.

Comment MOXIE y est parvenu

MOXIE Il s’agit d’un instrument miniaturisé dans une simple boîte dorée mesurant environ 24 x 24 x 31 cm³ qui voyage à bord du rover Perseverance.. Au cours de ces trois années d’exploitation, MOXI a démontré l’efficacité de son système, basé sur l’électrolyse, pour convertir le dioxyde de carbone abondant dans l’atmosphère martienne en oxygène moléculaire parfaitement respirable.

Essentiellement, MOXIE collecte le dioxyde de carbone, le comprime et le filtre pour éliminer tout contaminant. Il le chauffe ensuite, séparant l’oxygène du monoxyde de carbone (CO). Enfin, l’oxygène produit est en outre isolé par un composant céramique chaud et chargé qui provoque la fusion des atomes d’oxygène ionisés, donnant naissance à l’oxygène moléculaire que les astronautes finiront par respirer.

Dans ce cycle, le monoxyde de carbone produit est expulsé dans l’atmosphère de Mars et, compte tenu de son caractère neutre, n’est pas réactif pour l’environnement martien.

Il vagabond Perseverance portant MOXIE parcourt la surface de la planète rouge depuis trois ans, collectant des échantillons de roches et réalisant diverses expériences. Certaines de ces expériences sont aussi importantes pour la future exploration habitée de Mars que la production, pour la première fois dans l’histoire, d’oxygène respirable dans un monde situé à 54,6 millions de kilomètres de chez nous.