Les astronautes sur le station orbitale peuvent sembler éloignés, mais ils ne sont qu'à 248 milles de la Terre : un peu plus que le trajet de New York à Washington DC. Tout ce dont ils ont besoin peut être livré dans un délai relativement court. Les astronautes visitant Mars n'auront pas un accès aussi facile. La distance moyenne de la planète rouge à la Terre est de 140 millions de miles.
On peut prévoir des missions de ravitaillement, mais en prenant peut le long du trajet serait coûteux et peu pratique. Comme Mark Watney dans Le Martien, les explorateurs devront vivre de la terre trop.
Il y a eu de nombreuses propositions sur la façon dont les astronautes pourraient produire l'essentiel, mais jusqu'à récemment, aucune technologie n'avait été testée sur le terrain. Maintenant, grâce à une machine appelée MOXY, rangé sur le rover Perseverance de la NASA, nous pouvons définitivement dire que les humains seront capables de fabriquer de l'oxygène sur Mars.
Dans un article publié cette semaine dans Science Advances, les enquêteurs ont déclaré que sept essais expérimentaux d'une heure tout au long de 2021 démontrent que MOXIE peut convertir de manière fiable le dioxyde de carbone en oxygène d'un petit arbre. Lors de tests couvrant diverses températures et pressions, jour et nuit, en hiver et en été, la courageuse machine respirait régulièrement l'atmosphère martienne et expirait au moins six grammes d'oxygène par heure.
MOXIE opère sa magie en aspirant de l'air, en filtrant la poussière, en comprimant et en chauffant les gaz à 800 degrés Celsius. L'air chauffé traverse un instrument d'électrolyse à oxyde solide qui sépare le dioxyde de carbone, qui constitue 96% de l'atmosphère martienne— en oxygène et en monoxyde de carbone. La machine sépare ensuite l'oxygène et expulse le monoxyde de carbone, ainsi que d'autres gaz, comme gaz d'échappement.
"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 de pratique au département du MIT. de l'Aéronautique et de l'Astronautique, dans une version.
Une "forêt" martienne
La démonstration n'est que le début. Une future version, environ la taille d'un "petit congélateur coffre", produirait de l'oxygène à un taux équivalent à plusieurs centaines d'arbres. Produisant environ trois kilogrammes d'oxygène par heure pendant 26 mois, la machine pourrait alimenter un réservoir de stockage pour permettre aux astronautes de respirer et de ravitailler leur retour.
Pour y arriver, la machine devrait prouver qu'elle était capable de fonctionner sans arrêt dans l'environnement hostile de Mars, et elle aurait besoin de beaucoup plus de puissance.
"La puissance est le domaine où nous nous attendons à voir le plus d'améliorations dans le MOXIE mis à l'échelle", Dr Michael Hecht, directeur associé de l'observatoire Haystack du MIT et chercheur principal sur MOXIE, a déclaré Singularity Hub.
"Sur Persévérance, nous utilisons jusqu'à 300 watts pour produire environ 8 grammes d'oxygène par heure, ce qui ne représente pas beaucoup plus de 10 % d'efficacité par rapport à la quantité d'énergie électrochimique nécessaire pour séparer la molécule de CO2. Nous nous attendons à ce que le système à grande échelle soit plus efficace à 90 %, sur la base d'études détaillées.
Certains de ces gains seront dus au fait qu'une machine plus grande peut fonctionner à des pressions plus basses, ce qui permet d'économiser de l'énergie lors de la compression, a déclaré le Dr Hecht. Mais ce sera surtout grâce aux économies d'échelle - vous pouvez produire des grammes ou des kilogrammes avec la même électronique, par exemple.
Il faudra toujours une source d'alimentation fiable, bien sûr. Selon le Dr Hecht, un réacteur nucléaire capable d'environ 10 kilowatts (actuellement développé par la NASA) devrait faire l'affaire.
L'avantage du nucléaire est la fiabilité et la longévité. Le rover Opportunity de la NASA, alimenté par des panneaux solaires, a rencontré son destin lorsqu'une tempête de poussière mondiale a bloqué le soleil. La source d'énergie nucléaire de Persévérance, en revanche, est autonome et évalué pour durer 14 ans.
En parlant de tempêtes de poussière, pour une machine qui gagne sa vie en aspirant de l'air, tempêtes mondiales qui durent des semaines ou des mois sembleraient des ennemis redoutables. En effet, a déclaré le Dr Hecht, comme on s'attendrait à ce que les filtres à air à la maison se bouchent, la même chose se produira sur Mars.
"Nous avons étudié de manière approfondie le filtrage de la poussière, et cela semble être l'un de ces cas où la nature est gentille avec nous. Les tempêtes elles-mêmes ne sont pas autant un problème que l'apport constant de poussière », a-t-il déclaré. "Mais heureusement, la poussière ne suit pas le flux d'air aussi facilement à ces basses pressions, donc presque toute peut être éliminée par de simples chicanes qui forcent l'air à contourner les coins lorsqu'il est aspiré dans le système."
Bien que certaines grandes questions aient trouvé une réponse, l'équipe prévoit de continuer à tester MOXIE. Ils le feront fonctionner au crépuscule et à l'aube, lorsque les températures martiennes oscilleront plus sauvagement, le pousseront à produire plus d'oxygène et surveilleront attentivement l'usure. Pendant ce temps, de retour sur Terre, Oxeon, la société qui a fabriqué l'unité d'électrolyse, a déjà construit et testé un système 100 fois plus grand.
Prochain arrêt Mars ?
La date à laquelle nous aurons besoin d'un produit fini n'est pas certaine. La NASA prévoit de lancer Artemis I cette année, un tremplin vers la lune et éventuellement, on l'espère, vers Mars. Pendant ce temps, la Chine regarde la planète rouge et SpaceX se précipite pour terminer sa fusée Mars. Les dates cibles pour le toucher des roues vont de la fin de cette décennie à quelque part dans les années 2030.
D'ici là, nous devrons résoudre de nombreux défis importants. Mais trouver comment produire de l'air à respirer et du carburant pour un voyage de retour est une grosse case à vérifier. "C'est ce que les explorateurs ont fait depuis des temps immémoriaux", Hoffman dit Le Washington post. "Découvrez quelles ressources sont disponibles là où vous allez et découvrez comment les utiliser."
Crédit image: NASA
