Les missions humaines vers Mars nécessiteront un lanceur chargé de remonter les astronautes en orbite martienne afin qu’ils puissent rejoindre un véhicule de retour sur Terre en attente. Pour ce faire, il va falloir produire beaucoup de carburant sur place. Dans le cadre d’une étude, des chercheurs proposent une méthode permettant d’en produire suffisamment.
S’appuyer sur les ressources in situ
Lorsqu’il s’agira d’établir des missions humaines durables sur Mars, l’une des principales préoccupations sera de développer des méthodes pour produire du carburant de fusée sur place. La production de carburant in situ à partir des ressources martiennes permettrait en effet d’éviter de transporter de grandes quantités de carburant depuis la Terre, ce qui réduirait les coûts et les défis logistiques associés.
L’une des approches proposées pour produire du carburant de fusée sur Mars implique d’extraire de l’oxygène à partir de l’atmosphère riche en dioxyde de carbone (CO2) de la planète rouge. L’oxygène ainsi produit pourrait alors être combiné avec d’autres éléments, tels que l’hydrogène, pour former des composés chimiques qui serviraient de carburant pour les fusées.
Installée sur le rover Perseverance, l’expérience MOXIE de la NASA a déjà produit un peu d’oxygène en s’appuyant sur un processus appelé « séparation électrochimique » qui consiste en l’occurrence à utiliser de l’électricité pour décomposer le CO2 en oxygène et en monoxyde de carbone (CO). Ainsi, l’oxygène est conservé, tandis que le monoxyde de carbone est rejeté en tant que sous-produit.
L’expérience MOXIE est importante, puisqu’il s’agit de la première à produire de l’oxygène sur une autre planète. Cependant, toute mission avec équipage sur Mars aura besoin de bien plus que les quelques grammes d’oxygène par heure que cet appareil est capable de créer.
Dans le cadre d’une nouvelle étude dont les résultats ont été publiés dans la revue Space: Science & Technology, deux chercheurs proposent une méthode qui pourrait selon eux produire suffisamment d’oxygène pour propulser un engin intégrant six personnes en orbite martienne.
Jusqu’à 30 tonnes en 14 mois
La méthode nouvellement proposée repose également sur l’électrolyse comme MOXIE, mais a le potentiel de produire plusieurs centaines de fois plus d’oxygène. Le dioxyde de carbone (molécule composée d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène) provenant de l’atmosphère martienne serait d’abord comprimé et chauffé. Ce gaz chauffé entrerait ensuite dans ce que l’on appelle des cellules d’électrolyse. Puis, à l’intérieur de ces cellules, l’électricité circulerait à travers les molécules de dioxyde de carbone, séparant ainsi leurs atomes d’oxygène. L’oxygène s’écoulerait ensuite et se refroidirait, se transformant en liquide.
En cas de succès, les chercheurs estiment que l’approche pourrait générer environ trois kilogrammes d’oxygène par heure. Toujours selon eux, un équipage martien faisait fonctionner cette machine pendant la durée d’une mission typique de 14 mois pourrait alors produire environ trente tonnes d’oxygène, ce qui serait suffisant pour se libérer de la gravité martienne.
