20 avril 2021, Mars. Perseverance, qui se balade sur la planète rouge depuis deux mois, ne bouge pas d’un iota ce jour-là. Pourtant, ce robot mobile est loin d’être oisif. Il économise ses forces pour réaliser un exploit inédit : produire de l’oxygène sur Mars !
À l’intérieur du rover, dans une petite boîte protégée par une couche d’or, un appareil s’active… Baptisé MOXIE (Mars OXygen ISRU Experiment), il "casse" la molécule de dioxyde de carbone (CO2) pour produire du dioxygène (O2) ! C’est là une utilisation astucieuse d’une ressource abondante, puisque l’atmosphère martienne est composée à 96 % de CO2. Mais comment cet appareil qui fait la taille d’un grille-pain réalise-t-il cette prouesse ?
À gauche : molécule de dioxyde de carbone (CO2). À droite : molécule de dioxygène (O2), composée de deux atomes d'oxygène.
Le fonctionnement de MOXIE repose sur l’électrolyse, un processus qui consiste à séparer des éléments chimiques grâce à un courant électrique.
Concrètement, MOXIE aspire, filtre et comprime l’air martien qui passe ensuite au travers d’un électrolyseur. Un atome d’oxygène (O) est alors extrait de la molécule de CO2. Les atomes d'oxygène sont ensuite recombinés afin de produire de l’O2 pur, tandis que le monoxyde de carbone résiduel (CO) est rejeté.
S’il n’y a pas encore de quoi faire respirer un astronaute pendant plusieurs jours, MOXIE a du potentiel. Toutes séquences de test cumulées, l’expérience a produit 122 grammes de dioxygène, soit la quantité d’air nécessaire à un petit chien pendant 10 heures ! À l’avenir, l’objectif serait d’en générer suffisamment pour une mission spatiale habitée.
Schéma animé de l'action chimique à l'intérieur de MOXIE, Museum of Science
Premier cycle de production de dioxygène exécuté par MOXIE sur Mars le 20 avril 2021
Notons tout de même que le processus, qui nécessite de chauffer du gaz comprimé à 800°C, est encore très coûteux en énergie. Cela n’empêche pas les chercheurs d’imaginer une version XXL de MOXIE qui permettrait non seulement aux astronautes de respirer, mais aussi de revenir chez eux… Car pour décoller depuis le sol martien, il leur faudra brûler du carburant, ce qui nécessite de l’oxygène. Pour cela, les scientifiques ont encore un peu de pain sur la planche, mais ce changement d’air aura été une réussite !
"Il est indispensable de rêver : on respire mieux !" Pierre Teilhard De Chardin
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Perseverance a beau se charger de plusieurs missions inédites sur Mars, il est loin d'être le premier appareil à fouler son sol rouge ! Depuis 1976, des dizaines de sondes, orbiteurs, atterrisseurs ont exploré cette planète si intrigante. Alors, que nous ont appris ces différentes missions ? Que nous reste-t-il à découvrir ?
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