Extrait du premier panorama de Mars photographié avec la Mastcam-Z de Perseverance. © Nasa, JPL-Caltech
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Perseverance : de l'oxygène a été produit sur une autre planète pour la première fois !

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[EN VIDÉO] Kézako : la photosynthèse, ou comment les plantes produisent de l'oxygène  Les humains et les animaux auraient bien du mal à survivre sans l’oxygène généré par les plantes. Ce gaz est le fruit d’une réaction chimique nommée photosynthèse, qui a lieu au cœur de ces végétaux. Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, au cours de cet épisode de Kézako, comment se déroule cette réaction. 

Pour Perseverance, le dernier rover de la Nasa posé sur Mars depuis le mois de février dernier, les succès se suivent. La Nasa vient d'annoncer une nouvelle première : un instrument embarqué à bord vient de produire de l'oxygène en utilisant les éléments disponibles sur place.

Si les Hommes veulent un jour conquérir la planète Mars, il leur faudra qu'ils apprennent à produire leur oxygène sur place. En utilisant des éléments de l'environnement de ce monde. C'est dans cette optique que les ingénieurs de la Nasa ont imaginé Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment. Un démonstrateur de la taille d'une batterie de voiture affectueusement surnommé Moxie, emporté sur la Planète rouge par le rover Perseverance.

Moxie est le premier instrument à produire de l’oxygène sur un autre monde. © Nasa, JPL-Caltech

Et ce mardi 20 avril, il a été testé pour la toute première fois. Avec succès. Moxie a converti un oxygène (O) une partie de la fine couche d'atmosphère de Mars, une atmosphère riche en dioxyde de carbone (CO2). Il a ainsi produit environ cinq grammes -- soit juste assez pour permettre à un astronaute de respirer pendant 10 minutes.

« Moxie a encore du travail à faire, mais les résultats de cette démonstration technologique sont pleins de promesses alors que nous nous dirigeons vers notre objectif de voir un jour des humains sur Mars », a précisé Jim Reuter, administrateur associé de la Direction des missions de technologie spatiale à la Nasa, dans un communiqué« L'oxygène n'est pas seulement ce que nous respirons. Les propulseurs de nos fusées dépendent de l'oxygène et les futurs explorateurs dépendront de la production d'oxygène sur Mars pour rentrer chez eux. »

Ici, le Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (Moxie) et ses composants. Une pompe aspire le dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère martienne. Celui-ci est alors acheminé vers un électrolyseur (Soxe) où il est divisé électrochimiquement pour produire de l’oxygène pur. © Nasa, JPL-Caltech

Avant de poursuivre, arrêtons-nous sur quelques chiffres. La Nasa avance qu'une fusée aurait besoin de 25 tonnes d'oxygène pour décoller de la surface martienne et de sept tonnes de carburant pour retourner sur Terre. Pour produire autant d'oxygène, il faudrait un Moxie d'une tonne. Alors que celui fixé à l'avant droit du rover Perseverance pèse moins de 20 kilos. Mais il faut souligner que pendant une année entière passée sur Mars, un colon humain ne consommerait qu'une seule tonne d'oxygène.

Des cycles de production d’oxygène encore à venir

Pour éviter d'avoir à transporter autant d'oxygène de la Terre vers Mars, les ingénieurs ont donc imaginé récupérer -- avec émissions de monoxyde de carbone (CO) -- les atomes d'oxygène disponibles dans le CO2 qui compte pour 96 % de l'atmosphère téénue de Mars. Le démonstrateur Moxie devait, dans un premier temps, montrer la possibilité de faire voyager un tel instrument jusqu'à la planète rouge. Puis passer en phase d'extraction expérimentale d'oxygène pendant les près de deux ans à venir.

Notez que le processus de séparation des atomes se produit à des températures de quelque 800 °C. Le Moxie a donc été conçu en conséquence. À partir de pièces en alliage de nickel qui chauffent et refroidissent les gaz qui les traversent, un aérogel qui aide à retenir la chaleur et une fine couche d'or qui l'empêche de rayonner vers l'extérieur et d'endommager ainsi d'autres parties de Perseverance.

Le Moxie a d’abord dû passer par une phase de deux heures de préchauffage avant de commencer à produire de l’oxygène à une vitesse d’environ 6 grammes par heure. Objectif : atteindre les 10 grammes par heure. © Observatoire MIT Haystack

Maintenant que le premier test a été mené avec succès, les cycles de production se dérouleront comme suit. Une première phase servira à vérifier et caractériser le fonctionnement de l'instrument. Une deuxième phase fera fonctionner l'instrument dans des conditions atmosphériques variables, telles que différentes heures de la journée et différentes saisons. Dans une troisième phase, les ingénieurs comptent « repousser les limites » en essayant de nouveaux modes de fonctionnement par exemple.

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