MOXIE, le dispositif révolutionnaire du rover martien Perseverance qui transforme le CO2 en oxygène

Vue d’artiste du rover Perseverance sur Mars — © NASA / JPL-Caltech

Lancé il y a quelques jours, le nouveau rover martien de la NASA embarque à son bord le dispositif expérimental MOXIE, dont la tâche va consister à produire de l’oxygène à partir du dioxyde de carbone présent dans la fine atmosphère de Mars. Explications.

Produire de l’oxygène à partir du dioxyde de carbone martien

Jeudi dernier, le rover martien Perseverance décollait de la base de Cape Canaveral, en Floride, avec à son bord un vaste éventail de technologies de pointe dédié à l’exploration de la planète rouge, notamment du matériel vidéo haute définition, ainsi que le premier hélicoptère interplanétaire, nommé Ingenuity. Parmi ces dispositifs expérimentaux nous rapprochant de missions habitées sur Mars, le plus impressionnant reste sans aucun doute MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), visant à produire de l’oxygène sur une planète où il constitue moins de 0,2 % de l’atmosphère.

L’oxygène constitue une charge utile particulièrement encombrante, et il est très peu probable que les astronautes puissent en convoyer suffisamment sur la planète rouge pour soutenir de futures missions habitées ou alimenter les vaisseaux spatiaux en vue du long voyage de retour. C’est précisément pour tenter de résoudre cette problématique que les ingénieurs de la NASA ont développé MOXIE, robot de la taille d’une batterie de voiture et maquette à l’échelle 1/100 de l’appareil que les scientifiques espèrent un jour envoyer sur Mars, à partir de 2030.

Spécialement conçu pour la fine atmosphère martienne, le système MOXIE va, à l’instar des arbres sur Terre, générer de l’oxygène en absorbant le dioxyde de carbone. Celui-ci va diviser les molécules par voie électrochimique en oxygène et en monoxyde de carbone, et combiner les molécules d’oxygène en O2. Ses instruments lui permettant ensuite d’en déterminer la pureté. Une fois un taux de 99,6 % d’O2 atteint, l’oxygène respirable et le monoxyde de carbone seront alors libérés dans l’atmosphère de Mars. Toutefois, les futurs systèmes « grandeur nature » stockeraient l’oxygène produit dans des réservoirs pour qu’il soit utilisé par les humains ou pour les engins présents sur place.

10 grammes d’oxygène par heure

Selon Michael Hecht, l’un des principaux chercheurs travaillant au développement de MOXIE, la toxicité du monoxyde de carbone libéré ne poserait pas de problème. Si le gaz réintègrera bien l’atmosphère martienne, il n’altérera que faiblement cette dernière. « Si vous libérez le monoxyde de carbone dans l’atmosphère martienne, il finira par se combiner avec une très petite quantité d’oxygène résiduel qui s’y trouve et se transformera en dioxyde de carbone », explique notamment le scientifique. Ce qui sous-entend que le monoxyde de carbone n’entraverait pas non plus la mise en place d’une biosphère (environnement fermé où la vie terrestre pourrait prospérer) sur Mars.

Le dispositif embarqué par le rover Perseverance visant principalement à s’assurer que le concept sur lequel il repose fonctionne, il ne produira qu’une faible quantité d’oxygène : environ 10 grammes par heure, soit la quantité d’oxygène contenue dans 0,03 mètre cube d’air terrestre, sachant que les humains ont besoin d’environ un demi-mètre cube d’oxygène par jour.

D’après les scientifiques de l’Agence spatiale américaine, MOXIE devrait produire de l’oxygène par tranches d’une heure et de façon intermittente durant la totalité de la mission Perserverance. L’appareil devrait commencer à fonctionner peu après l’atterrissage du rover sur la planète rouge, prévu pour le 18 février 2021.