Prospective : L’oxygène sera un élément essentiel de toute mission en équipage sur Mars. Le produire sur la planète rouge pourrait être beaucoup plus efficace que de l’expédier depuis la Terre, et des expériences récentes de la NASA suggèrent que l’idée est viable. L’oxygène sert principalement de carburant plutôt que de respiration.
Tout au long de 2021, une machine envoyée par la NASA sur Mars avec son rover Persévérance 2020 – appelée Mars Oxygen In Situ Resource Utilization (ISRU) Experiment (MOXIE) – a créé environ 50 grammes d’oxygène à partir de l’atmosphère principalement de dioxyde de carbone de la planète. Un article de recherche récent du MIT explique comment une machine de la taille d’une boîte à lunch a réussi à produire de l’oxygène sur Mars et comment les chercheurs pourraient étendre ses opérations. L’expérience est une première étape vers une exploration humaine durable de Mars.
L’appareil de la taille d’une boîte à lunch absorbe et comprime le CO2 de l’atmosphère, puis le chauffe à 800°C. Le processus l’électrolyse ensuite à travers un assemblage d’oxyde solide et le décomprime en oxygène et en monoxyde de carbone. La machine peut également confirmer sa pureté et sa quantité. Comme les expériences faisaient partie d’une preuve de concept, l’appareil a libéré les éléments résultants au lieu de les stocker.
Seul, ce n’est pas beaucoup, ne produisant que 6 à 8 grammes par heure. Cependant, la mise à l’échelle du processus des centaines de fois pourrait résoudre un problème important auquel est confrontée l’exploration habitée de Mars.
Les astronautes n’auraient pas seulement besoin d’oxygène pour respirer, mais aussi comme carburant. Soulever un équipage de six personnes de la surface de la planète rouge nécessite environ 31 tonnes d’oxygène (ainsi que d’autres éléments). Apporter autant d’oxygène de la Terre nécessiterait environ 500 tonnes pour chaque mission en raison des besoins en carburant pour échapper à l’atmosphère terrestre. Créer de l’oxygène sur Mars serait beaucoup moins coûteux si la technologie pouvait le faire rapidement.
Un MOXIE à grande échelle pourrait devoir produire 2 à 3 kg d’oxygène par heure et fonctionner sur Mars pendant un peu plus de deux ans avant l’arrivée d’une équipe d’astronautes. Cependant, cette méthode n’est peut-être qu’un pas vers l’ingrédient martien que les chercheurs recherchent vraiment pour la production d’oxygène : l’eau.
Les missions sur Mars pourraient utiliser l’eau emprisonnée dans les glaciers, le pergélisol et éventuellement le sol humide de la planète pour créer de l’oxygène et du méthane comme carburant. Cependant, son extraction nécessiterait des opérations complexes d’extraction, de fonte, de purification de l’eau et de transport de la glace. Les premières missions pourraient oxyder une partie du carburant sur Mars tout en expédiant le reste de la Terre et en construisant l’infrastructure pour accéder à l’eau de la planète rouge.
Les chercheurs doivent encore enquêter sur tout problème imprévu concernant l’évolutivité et la durabilité à long terme de MOXIE.
