Comment ce rover martien a utilisé son MOXIE pour convertir le CO2 en oxygène précieux

Le générateur d’oxygène à bord du rover Perseverance de la NASA, qui a extrait à plusieurs reprises le gaz vital de l’atmosphère martienne lors de tests, a été détaillé dans un article scientifique publié cette semaine.

Environ 95 % de l’atmosphère martienne est composée de dioxyde de carbone et très peu d’oxygène. Si nous voulons avoir des missions habitées à long terme sur la planète, nous devons fabriquer de l’oxygène sur place à partir du CO₂ car c’est beaucoup plus efficace que de l’envoyer régulièrement dans des chars depuis la Terre. L’oxygène est nécessaire pour la respiration, le carburant des fusées, etc.

Le générateur d’oxygène de Perseverance, fabriqué par une équipe dirigée par le MIT, s’appelle Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment, ou MOXIE en abrégé. Il a commencé à produire de l’oxygène en avril de l’année dernière à partir du dioxyde de carbone martien à un taux de six grammes par heure, suffisamment pour donner à un astronaute un peu plus de 10 minutes pour respirer.

“Il s’agit d’une première étape cruciale dans la conversion du dioxyde de carbone en oxygène sur Mars”, a déclaré Jim Reuter, l’un des administrateurs associés de l’agence spatiale américaine à l’époque.

“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. L’oxygène n’est pas seulement ce que nous respirons. La fusée dépend de l’oxygène, et les futurs explorateurs dépendront de la production de propulseur sur Mars. pour faire le voyage de retour.”

Maintenant, les concepteurs de MOXIE revendiquent le succès après avoir fait effectuer au générateur une série de tests sur plusieurs saisons martiennes, et ont publié un article à ce sujet dans Sciences Advances. Découvrez-le pour connaître tous les tenants et les aboutissants de cette démonstration technologique.

“Il s’agit de la première démonstration de l’utilisation réelle de ressources à la surface d’un autre corps planétaire et de leur transformation chimique en quelque chose qui serait utile pour une mission humaine”, a déclaré le chercheur principal adjoint de MOXIE, Jeffrey Hoffman, professeur au Département d’aéronautique et d’astronautique du MIT. , a déclaré dans un communiqué. “C’est historique dans ce sens.”

Hoffman et ses collègues ont analysé les performances de MOXIE sur sept essais expérimentaux l’année dernière, produisant jusqu’à six grammes par heure à chaque fois, soit environ autant qu’un petit arbre sur Terre.

MOXIE fonctionne en filtrant l’air martien pour se débarrasser de la poussière, puis en le comprimant et en le chauffant à 800°C (1 470°F). Le dioxyde de carbone passe sur une cathode catalysée à base de nickel, où il est divisé en ions oxygène et monoxyde de carbone. Un électrolyte en céramique aide à faire passer les ions oxygène vers une anode, où ils se combinent pour former de l’oxygène diatomique respirable. MOXIE mesure ensuite la quantité et la pureté des gaz avant qu’ils ne soient libérés dans l’atmosphère martienne.

Il faut un certain temps pour créer de l’oxygène. MOXIE prend deux heures pour se réchauffer et une autre heure pour terminer le processus d’électrolyse de l’oxyde solide, avant de devoir être éteint. Les scientifiques ont expérimenté l’allumage de MOXIE à différents moments de la journée pour voir comment la température affectait l’atmosphère de la planète et la production d’oxygène de l’instrument.

“L’atmosphère de Mars est beaucoup plus variable que celle de la Terre”, a expliqué Hoffman. “La densité de l’air peut varier d’un facteur deux au cours de l’année, et la température peut varier de 100 degrés. L’un des objectifs est de montrer que nous pouvons courir en toutes saisons.”

L’instrument MOXIE de la taille d’un grille-pain avant son voyage vers Mars… Crédit d’image : NASA/JPL-Caltech

Jusqu’à présent, les données montrent que MOXIE peut produire de l’oxygène à presque n’importe quel moment de la journée martienne, mais l’équipe ne l’a pas testé au crépuscule ou à l’aube, lorsque les changements de température sont encore les plus drastiques.

Ils augmenteront également les paramètres de MOXIE pour le pousser à produire plus d’oxygène et surveilleront où le système pourrait commencer à tomber en panne à cause de l’usure. Il a assez de puissance pour créer théoriquement jusqu’à 12 grammes d’oxygène par heure.

“La prochaine course à venir aura lieu pendant la plus forte densité de l’année, et nous voulons juste produire autant d’oxygène que possible”, a déclaré Michael Hecht, chercheur principal de la mission MOXIE à l’observatoire Haystack du MIT. “Nous allons donc tout mettre aussi haut que nous l’osons et le laisser fonctionner aussi longtemps que nous le pourrons.”

Une autre équipe de chercheurs a construit un appareil qui utilise le plasma pour extraire l’oxygène du dioxyde de carbone ; il était capable de produire 14 grammes d’oxygène par heure.

Pour les missions humaines vers Mars, la NASA envisage d’envoyer ce type d’appareils bien en amont afin qu’ils puissent générer des réserves d’oxygène sur la planète rouge afin qu’elle soit prête à supporter de futures missions habitées.

“Pour soutenir une mission humaine sur Mars, nous devons apporter beaucoup de choses de la Terre, comme des ordinateurs, des combinaisons spatiales et des habitats”, a déclaré Hoffman. “Mais vieil oxygène stupide? Si vous pouvez y arriver, allez-y – vous êtes en avance sur le match.” ®