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Comment Perseverance va préparer l’arrivée des humains sur Mars

Crédits : NASA / JPL-Caltech

Dans le ventre de Perseverance se trouve une petite boîte qui, si tout se passe bien, transformera une partie de l’atmosphère riche en dioxyde de carbone de la planète rouge en oxygène. L’expérience visera à démontrer une technologie qui pourrait un jour soutenir une mission habitée sur Mars.

Produire de l’oxygène sur Mars

Le voyage de Perseverance en direction de Mars est quasiment terminé, avec un atterrissage prévu ce jeudi 18 février dans le cratère Jezero. Focus aujourd’hui sur le petit boîtier doré confortablement installé dans le ventre du rover : le Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment ou MOXIE, une expérience visant à produire une petite quantité d’oxygène pur à partir du dioxyde de carbone atmosphérique martien. Un peu comme les arbres, finalement, qui s’appuient en revanche sur des processus beaucoup plus complexes.

Il s’agit d’une démonstration de technologie qui doit permettre à terme aux futurs explorateurs martiens de respirer, naturellement, mais aussi et surtout de remplir les réservoirs d’oxygène dont ils auront besoin pour rentrer sur Terre.

Notez que MOXIE ne répond pas à l’un des principaux objectifs du rover Perseverance qui est de rechercher des traces de vie passée. Ainsi, en tant que démonstration de technologie, ce petit boîtier doré ne fonctionnera qu’occasionnellement (peut-être une fois tous les quelques mois).

Autre raison, et non des moindres, la technologie nécessite un apport d’énergie important afin de chauffer un élément clé de l’expérience à environ 800°C. Chaque fois que MOXIE fonctionnera, l’instrument passera environ deux heures à se réchauffer, puis produira de l’oxygène pendant environ une heure. Ce processus utilisera la majeure partie de l’alimentation électrique du rover pour la journée.

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Un jumeau quasi identique de MOXIE utilisé pour des tests au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Crédits : JPL/Caltech

Plusieurs défis à surmonter

Pour opérer, l’instrument va extraire le dioxyde de carbone de la mince atmosphère martienne, puis séparer le carbone de l’oxygène. MOXIE produira du monoxyde de carbone gazeux comme sous-produit, de sorte qu’il puisse facilement se dissiper.

Naturellement, ce ne sera pas une mince affaire. Premièrement, MOXIE ne devra pas utiliser tout le dioxyde de carbone absorbé, au risque de produire de la suie de carbone au lieu de monoxyde de carbone, ce qui pourrait obstruer ses instruments.

Autre danger : si l’instrument ne reçoit pas assez d’électricité, la réaction s’inversera. Autrement dit, MOXIE fonctionnera comme une pile à combustible. Au lieu de tirer de l’oxygène du CO2, il tentera de produire du CO2 à partir d’oxygène. Et comme il n’y a pas de source d’oxygène sur Mars, il commencera à extraire le fameux gaz du côté anode de l’appareil, ce qui décomposera le matériau.

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Illustration du rover Perseverance. Crédits : NASA

MOXIE est destiné à tester cette technique de production d’oxygène uniquement à petite échelle. C’est en effet tout ce que peuvent se permettre les chercheurs, dans la mesure où Perseverance ne propose que 110 watts de puissance disponible pour l’ensemble du rover. En comparaison, une installation de production d’oxygène à part entière devrait produire environ deux-cents fois plus d’oxygène et nécessiterait probablement une trentaine de kilowatts de puissance.

Si la démonstration est un succès, nous pourrions alors imaginer une technologie beaucoup plus imposante lancée en amont des premiers lancements habités vers Mars, le temps de produire suffisamment d’oxygène pour être sûr que les astronautes puissent rentrer chez eux, avant même qu’ils ne quittent la Terre.