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Pour que les humains puissent un jour vivre pendant des périodes prolongées sur Mars, une production d’oxygène efficace et fiable se révèlera indispensable. Développé par le MIT, le dispositif expérimental testé pendant un an sur la planète rouge s’est révélé fiable de jour comme de nuit.

Le dispositif Moxie

De la taille d’une petite boite métallique, Moxie (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) a été envoyé sur Mars à bord du rover Perseverance en 2020. Après avoir atterri dans le cratère Jezero en février 2021, l’unité a été rapidement sollicitée et, environ deux mois plus tard, a produit son premier oxygène (5,4 grammes).

Moxie aspire d’abord l’air de l’atmosphère riche en carbone de la planète, puis le fait passer à travers un filtre pour éliminer les contaminants, le comprime et le réchauffe. À ce stade, un électrolyseur à oxyde solide sépare électrochimiquement le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone et en ions oxygène. Ces ions sont ensuite isolés et recombinés pour former de l’oxygène moléculaire, respirable.

Ce dispositif compact ne constituant que l’un des nombreux instruments embarqués par Perseverance, les scientifiques du MIT ne peuvent pas le faire fonctionner en continu. Au cours de l’année 2021, ceux-ci ont mené un total de sept expériences afin de le tester dans différents scénarios, impliquant des conditions atmosphériques variables, de jour comme de nuit et couvrant différentes saisons martiennes.

Schéma du dispositif MOXIE — © NASA

Dans chacune de ces expériences, Moxie a généré de manière fiable la quantité d’oxygène visée (six grammes), correspondant grosso modo à celle produite par un arbre de taille modeste sur Terre. Selon l’équipe, la capacité de Moxie à réaliser ce processus de manière fiable et dans des conditions variables ouvre la voie au développement de systèmes plus imposants capables de couvrir les besoins d’un groupe d’humains.

Une étape importante

« Il s’agit de la première démonstration de l’utilisation de ressources à la surface d’un autre corps planétaire et de leur transformation chimique en quelque chose d’utile pour une mission humaine », explique Jeffrey Hoffman, qui a supervisé ces expériences. « C’est historique en ce sens. »

Si ces premiers résultats se révèlent prometteurs, d’autres défis attendent Moxie. En raison des fortes fluctuations de l’atmosphère martienne, la densité de l’air peut changer radicalement, tout comme la température. La prochaine étape consistera à faire fonctionner le système à l’aube et au crépuscule, ainsi que durant le printemps martien, lorsque la densité atmosphérique et les niveaux de dioxyde de carbone sont les plus élevés.

« Le prochain test aura lieu au moment de l’année où la densité est maximale, et nous souhaitons produire autant d’oxygène que possible », explique Michael Hecht, chercheur principal de Moxie. « Nous allons exploiter ses capacités au maximum et le laisser tourner aussi longtemps que possible. »

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