On a produit de l'oxygène sur Mars : un petit pas pour envoyer des hommes sur la planète rouge

Le robot Perseverance s’est posé sur Mars le 18 février 2021. 60 jours martiens plus tard, le 20 avril 2021, grâce à un instrument expérimental de la taille d'un grille-pain, la mission a réussi à transformer une partie de l'atmosphère de la planète rouge, riche en dioxyde de carbone en oxygène. C’est une avancée importante, qui vient d’être confirmée par un article scientifique paru dans la revue Science Advances le 31 août 2022. Selon cette étude, le procédé utilisé est aussi efficace que les arbres pour la production d'oxygène. 

Isoler et stocker de l'oxygène sur Mars pour fournir de l'air respirable aux astronautes

Cet instrument, appelé Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE), est une première étape vers des expériences visant à utiliser le dioxyde de carbone martien pour créer une atmosphère respirable sur Mars, en le convertissant en oxygène. Pour Jim Reuter, administrateur associé de la Direction des missions de technologie spatiale, il y a encore du travail à faire, mais les résultats de cette démonstration technologique sont pleins de promesses : “Nous nous dirigeons vers notre objectif de voir un jour des humains sur Mars”, a-t-il déclaré en 2021 dans un communiqué de la NASA. Pour les fusées ou les astronautes, l'oxygène est la clé, a déclaré le chercheur principal de MOXIE, Michael Hecht de l'observatoire Haystack du Massachusetts Institute of Technology.

L'oxygène aussi indispensable pour le retour sur Terre depuis Mars

Comme les propulseurs de fusée ont besoin d’oxygène, les futurs explorateurs dépendront de la production d'oxygène sur Mars pour faire le voyage de retour. Pour brûler son carburant, une fusée doit emporter de l’oxygène. Pour faire décoller quatre astronautes de la surface martienne, il faudrait environ 7 tonnes métriques de carburant de fusée et 25 tonnes métriques d'oxygène. Au contraire, les astronautes vivant et travaillant sur Mars auront besoin de beaucoup moins d'oxygène pour respirer. "Les astronautes qui passent un an à la surface utiliseront peut-être une tonne métrique entre eux", a déclaré Michael Hecht. 

Une heure de temps de transformation pour 10 minutes d'oxygène

L'atmosphère de Mars est composée à 96% de dioxyde de carbone. MOXIE fonctionne en séparant les atomes d'oxygène des molécules de dioxyde de carbone, qui sont composées d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Après une période de préchauffage de 2 heures, MOXIE est capable de produire de l'oxygène à raison de six grammes par heure. Après une heure de fonctionnement, l'oxygène total produit est d'environ 5,4 grammes, assez pour maintenir un astronaute en bonne santé pendant environ 10 minutes d'activité normale.

Dans une étude publiée le 31 août dans la revue Science Advances, les chercheurs rapportent qu'à la fin de 2021, MOXIE était capable de produire de l'oxygène au cours de sept essais expérimentaux, dans une variété de conditions atmosphériques, y compris le jour et la nuit, et à travers différents saisons martiennes. À chaque essai, l'instrument a atteint son objectif de produire six grammes d'oxygène par heure, soit environ le taux d'un arbre modeste sur Terre. Il resterait à démontrer l'efficacité de MOXIE à l'aube et au crépuscule, lorsque la température change considérablement, pour dire que ce système est efficace à tout moment et en toute circonstance, a déclaré le chercheur principal.

Un MOXIE à grande échelle pourrait être testé sur Mars juste avant l'envoi de personnes

À l'aide d'un convertisseur d'oxygène d'une tonne (une version plus grande et plus puissante que MOXIE), il serait possible de produire plusieurs tonnes d'oxygène sur place, ce qui est plus économique et plus pratique que le transport depuis la terre. Comme l’indique le MIT, les chercheurs en charge de MOXIE envisagent une version à grande échelle pour être envoyée sur Mars avant une mission humaine, pour produire en continu de l'oxygène au même rythme que plusieurs centaines d'arbres. Grâce à cette capacité, le système devrait générer suffisamment d'oxygène pour à la fois soutenir les humains une fois arrivés et alimenter une fusée pour ramener les astronautes sur Terre.