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Perseverance génère de l’oxygène, une première pour la science

Panorama martien capturé par le rover Perseverance. Crédits : NASA/JPL

Le rover Perseverance vient de marquer à nouveau l’histoire en réussissant à produire une petite quantité d’oxygène sur la planète Mars. Ce nouvel exploit pourrait ouvrir la voie à des dispositifs plus importants capables de soutenir une présence humaine sur la planète rouge.

Produire de l’oxygène sur Mars

Sur Mars, tous les regards se tournent depuis plusieurs jours vers Ingenuity, le premier véhicule à réussir un vol motorisé sur une autre planète. Néanmoins, n’oublions pas Perseverance, placé à bonne distance pour documenter les exploits de son compagnon. Si la mission principale du rover est de sonder des preuves de vie passée sur Mars, les ingénieurs ont également placé dans ses bagages une petite boîte chargée elle aussi de marquer l’histoire.

Ce petit boîtier, c’est le Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (ou MOXIE). Son objectif est de transformer une partie de l’atmosphère riche en dioxyde de carbone de la planète rouge en oxygène. Comme Ingenuity, il s’agit d’une démonstration de technologie qui pourrait à terme permettre aux futurs explorateurs martiens de respirer, mais aussi de remplir les réservoirs d’oxygène dont ils auront besoin pour rentrer sur Terre.

En tant que démonstration de technologie, ce petit boîtier doré ne fonctionnera qu’occasionnellement. De plus, l’instrument nécessite un apport d’énergie important afin de chauffer un élément clé de l’expérience à environ 800°C.

Dans l’idée, à 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 de Perseverance pour la journée.

moxie perseverance
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 doit extraire le dioxyde de carbone de la mince atmosphère martienne, puis séparer le carbone de l’oxygène. MOXIE produit alors du monoxyde de carbone gazeux comme sous-produit (un gaz qui se dissipe rapidement).

En opérant, 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 point important : 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. Étant donné qu’il n’y a pas de source d’oxygène sur Mars, il commencera donc à extraire le fameux gaz du côté anode de l’appareil, ce qui décomposera le matériau.

Notez que MOXIE ne tentera de produire de l’oxygène qu’à petite échelle. Et pour cause, Perseverance ne propose que 110 watts de puissance disponible pour l’ensemble du rover.

Mars Perseverance
Photo prise par Perseverance le 21 mars 2021 (Sol 29). Crédits : NASA / JPL-Caltech

Un (nouvel) exploit historique

Mais ce boîtier va-t-il réussir sa mission ? D’après la NASA, la réponse est oui ! Le boîtier de Perseverance aurait en effet réussi à convertir une partie du dioxyde de carbone de l’atmosphère martienne en oxygène pour la première fois. C’est également la première fois qu’une telle prouesse est tentée et réussie sur une autre planète.

La démonstration a eu lieu le 20 avril dernier, au lendemain de l’exploit d’Ingenuity. Au cours de ce premier essai, MOXIE aurait produit cinq grammes d’oxygène, soit suffisamment pour permettre à un astronaute exerçant une activité normale de respirer pendant environ dix minutes.

Les ingénieurs de la NASA vont maintenant exécuter d’autres de tests et tenter d’augmenter la production du boîtier. En cas de succès, nous pourrions alors imaginer une technologie beaucoup plus imposante lancée avant les premiers lancements habités vers Mars. De cette manière, nous pourrions alors produire suffisamment d’oxygène pour être sûrs que les astronautes puissent rentrer chez eux, avant même qu’ils ne quittent la Terre.