Générer de l’oxygène sur Mars : le triomphe du MOXIE de la NASA

Equipé du rover Perseverance, l’instrument s’est avéré être une technologie viable pour les astronautes sur Mars pour produire de l’oxygène pour le carburant et la respiration.

Lorsque les premiers astronautes atterriront sur Mars, ils devront peut-être remercier les descendants d’un appareil de la taille d’un four à micro-ondes pour l’air qu’ils respirent et le propulseur de fusée qui les ramène chez eux.

Cet appareil, appelé MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), a généré de l’oxygène pour la 16e et dernière fois à bord. NASALe rover Perseverance de . Après que l’instrument se soit avéré bien plus efficace que ses créateurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) attendue, ses opérations touchent à leur fin.

« Les performances impressionnantes de MOXIE montrent qu’il est possible d’extraire de l’oxygène de l’atmosphère de Mars – un oxygène qui pourrait aider à fournir de l’air respirable ou du propulseur de fusée aux futurs astronautes », a déclaré Pam Melroy, administratrice adjointe de la NASA. « Développer des technologies qui nous permettent d’utiliser les ressources de la Lune et de Mars est essentiel pour établir une présence lunaire à long terme, créer une économie lunaire robuste et nous permettre de soutenir une première campagne d’exploration humaine sur Mars. »

MOXIE (Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment) est descendu dans le châssis du Perseverance de la NASA en 2019. Au cours de la mission, MOXIE a extrait l’oxygène de l’atmosphère martienne 16 fois, testant ainsi un moyen permettant aux futurs astronautes de fabriquer un propulseur de fusée qui les lancerait. de retour sur Terre. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Depuis que Perseverance a atterri sur Mars en 2021, MOXIE a généré un total de 122 grammes d’oxygène, soit environ ce qu’un petit chien respire en 10 heures. À son efficacité maximale, MOXIE était capable de produire 12 grammes d’oxygène par heure – deux fois plus que les objectifs initiaux de la NASA pour l’instrument – ​​avec une pureté de 98 % ou mieux.

Lors de sa 16e utilisation, le 7 août, l’instrument a produit 9,8 grammes d’oxygène. MOXIE a satisfait à toutes ses exigences techniques et a été exploité dans diverses conditions tout au long d’une année martienne complète, permettant aux développeurs de l’instrument d’en apprendre beaucoup sur la technologie.

Technologie innovante pour les explorations futures

« Nous sommes fiers d’avoir soutenu une technologie révolutionnaire comme MOXIE qui pourrait transformer les ressources locales en produits utiles pour de futures missions d’exploration », a déclaré Trudy Kortes, directrice des démonstrations technologiques à la Direction des missions de technologie spatiale (STMD) au siège de la NASA à Washington, qui finance la démonstration MOXIE. « En testant cette technologie dans des conditions réelles, nous avons fait un pas de plus vers un avenir dans lequel les astronautes ‘vivraient de la terre’ sur la planète rouge. »

MOXIE produit de l’oxygène moléculaire grâce à un processus électrochimique qui sépare un oxygène atome de chaque molécule de dioxyde de carbone pompée depuis la fine atmosphère de Mars. Au fur et à mesure que ces gaz circulent dans le système, ils sont analysés pour vérifier la pureté et la quantité d’oxygène produit.

Utilisation pionnière des ressources martiennes

Alors que de nombreuses expériences de Perseverance répondent aux principaux objectifs scientifiques de la mission, MOXIE s’est concentrée sur l’exploration humaine future. MOXIE a été la toute première démonstration d’une technologie que les humains pourraient utiliser pour survivre sur la planète rouge et la quitter. Un système de production d’oxygène pourrait aider les missions futures de diverses manières, mais le plus important d’entre eux serait de fournir du propulseur de fusée, qui serait nécessaire en quantités industrielles pour lancer des fusées avec les astronautes pour leur voyage de retour.

Plutôt que d’apporter de grandes quantités d’oxygène sur Mars, les futurs astronautes pourraient vivre de la terre ferme, en utilisant les matériaux qu’ils trouvent à la surface de la planète pour survivre. Ce concept – appelé utilisation des ressources in situ, ou ISRU – est devenu un domaine de recherche en pleine croissance.

« MOXIE a clairement servi d’inspiration à la communauté ISRU », a déclaré le chercheur principal de l’instrument, Michael Hecht du MIT. « Cela a montré que la NASA est prête à investir dans ce type de technologies futures. Et c’est un produit phare qui a influencé l’industrie passionnante des ressources spatiales.

Le rover Perseverance de la NASA, montré dans ce rendu artistique, avait à son bord un appareil appelé MOXIE. Il a produit efficacement de l’oxygène sur Mars, ouvrant la voie aux futurs astronautes qui pourront utiliser les ressources de la planète pour survivre et voyager. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Objectif futur

La prochaine étape ne consisterait pas à construire MOXIE 2.0 – même si Hecht et son équipe ont beaucoup appris sur la façon de concevoir une version plus efficace de l’instrument. Il s’agirait plutôt de créer un système à grande échelle comprenant un générateur d’oxygène comme MOXIE et un moyen de liquéfier et de stocker cet oxygène.

Mais plus que tout, Hecht aimerait voir d’autres technologies prendre leur tour sur Mars. « Nous devons prendre des décisions sur les choses qui doivent être validées sur Mars », a déclaré Hecht. « Je pense qu’il y a de nombreuses technologies sur cette liste ; Je suis très heureux que MOXIE ait été le premier.

L’expérience Mars Oxygen ISRU (MOXIE) est une recherche technologique d’exploration qui produira de l’oxygène à partir du dioxyde de carbone atmosphérique martien. Crédit : NASA

En savoir plus sur la mission

L’un des objectifs clés de la mission Perseverance sur Mars est l’astrobiologie, y compris la recherche de signes d’une vie microbienne ancienne. Le rover caractérisera la géologie et le climat passé de la planète, ouvrira la voie à l’exploration humaine de la planète rouge et sera la première mission à collecter et à mettre en cache la roche et le régolithe martiens (roche brisée et poussière).

Missions ultérieures de la NASA, en coopération avec l’ESA (Agence spatiale européenne), enverrait un vaisseau spatial sur Mars pour collecter ces échantillons scellés de la surface et les renvoyer sur Terre pour une analyse approfondie.

La mission Mars 2020 Perseverance fait partie de l’approche d’exploration de la Lune vers Mars de la NASA, qui comprend des missions Artemis sur la Lune qui aideront à préparer l’exploration humaine de la planète rouge.

Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, géré pour l’agence par Caltech à Pasadena, en Californie, a construit et gère les opérations du rover Perseverance.

JPL gère le projet MOXIE pour le programme de missions de démonstration technologique au sein de STMD. MOXIE a également été soutenu par la direction des missions de développement des systèmes d’exploration de la NASA et la direction des missions scientifiques.