article original publié par Science @ Nasa
auteur : Karen Miller
traduction de Didier Jamet
21 AOUT 2003
Le jour où les premiers astronautes mettront le pied sur Mars, il leur sera impossible de débarquer avec tout ce qui sera nécessaire à leur survie pendant ce long séjour. En effet les premières missions de reconnaissance, aussi modestes soient-elles dans leurs objectifs, dureront près de deux ans. Et les capsules spatiales ont des capacités d’emport limitées. Pour le chercheur Ken Debelak de l’Université Vanderbilt, il n’y a qu’une solution : Vivre de ce que l’on trouvera sur Mars.
Sur Terre, les explorateurs pouvaient généralement compter sur ce qu’ils allaient trouver dans les terres qu’ils se proposaient de découvrir. Sur Mars, les choses sont beaucoup plus compliquées : la planète est stérile. Il faudra pourtant y trouver, d’une manière ou d’une autre, un moyen de subsistance. Impossible ? Debelak ne le croit pas. Il mène actuellement un projet avec la Nasa pour y parvenir. Selon lui la clé du problème réside dans l’atmosphère martienne.
Comparée à celle de la Terre, l’atmosphère martienne est bien maigre, et composée à 95% de dioxyde de carbone. Là résiderait tout son intérêt. Le dioxyde de carbone (CO2) peut servir à récolter plein d’autres composés.
Le sol et les roches martiennes recèlent quantité d’éléments précieux : magnésium et hydrogène pour propulser les fusées, oxygène pour respirer, eau pour se désaltérer. Tout ce dont on a besoin, c’est d’un bon solvant pour les récupérer. Et revoilà le dioxyde de carbone…
« Quand le CO2 est soumis à une pression de 73 atmosphères et chauffé à une température de 31.1 degrés centigrades, il devient un fluide supercritique, et un formidable solvant » confirme Debelak.
Qu’est-ce qu’un fluide supercritique ? C’est un état de la matière portée à haute pression et température que l’on pourrait peut-être mieux décrire en parlant de gaz se comportant comme un liquide. Presque tout peut devenir supercritique. L’eau, par exemple, devient un fluide supercritique dans les conditions de haute pression et température des turbines à vapeur. L’eau est d’ordinaire un bon solvant. Mais l’eau supercritique en est encore un meilleur, presque trop : elle dissout les extrémités des pales des turbines…
Quand le dioxyde de carbone est mis en état supercritique, il devient également un solvant. Les molécules de CO2 s’écoulent au travers des solides dont elles isolent les atomes avant de les disperser.
Sur Terre, le CO2 supercritique n’est guère utilisé dans cette application car il y a des solvants moins chers et plus efficaces à portée de main. On l’utilise seulement pour retirer la caféine des grains de café, et parfois pour le nettoyage à sec. Mais selon Debelak, les choses seront toutes différentes sur Mars.
Il a par exemple mis en évidence la dissolution rapide du magnésium par ce procédé. Le magnésium, qui est probablement présent dans les roches martiennes, s’enflamme facilement et peut être utilisé pour alimenter les moteurs-fusées. C’est si vrai que, selon Debelak, un scénario de mission martienne imagine un vaisseau atterrisseur entièrement constitué de magnésium. « Quand les astronautes seront sur le point de repartir, ils découperont une partie devenue inutile de leur vaisseau, la placeront dans un moteur fusée avec un oxydant et allumeront le tout ». Mais en utilisant le dioxyde de carbone comme solvant, plus besoin de cannibaliser la capsule : Mars fournira le magnésium.
Le CO2 supercritique pourra également être utilisé pour obtenir de l’eau. Certaines roches martiennes (comme leurs homologues terrestres) contiennent de l’hydrogène. Quand ces roches sont plongées dans du dioxyde de carbone supercritique, une réaction chimique a lieu. Le carbone du CO2 est fixé par la roche, laissant l’oxygène libre de se trouver un autre partenaire : l’hydrogène. « Ce processus vous donne de l’eau » s’émerveille Debelak. « Ça marche vraiment ».
Obtenir de l’eau à partir de roches sera probablement le plus grand bénéfice du procédé, du moins à court terme. En plus de fournir aux astronautes de quoi boire, « vous pouvez procéder à l’électrolyse de l’eau pour obtenir de l’hydrogène pour les fusées, et de l’oxygène pour respirer, ou comme oxydant pour certains types de moteurs. « Finalement, les premiers colons pourraient installer des petites usines utilisant le CO2 de l’atmosphère martienne pour traiter des centaines de kilos de matière première par jour. »
Mais c’est finalement sur Terre que les travaux de Debelak pourraient s’avérer les plus utiles. Comment ? Découvrez le maintenant dans la suite de cet article « Réhabiliter le dioxyde de carbone sur Terre » (lien ci-dessous)
