Grand Oral Physique Chimie Comment produire du carburant sur Mars pour assurer le voyage retour vers la Terre?

« Grand Oral Physique Chimie Comment produire du carburant sur Mars pour assurer le voyage retour vers la Terre? Un des projets majeurs de l’aérospatiale et de la conquête de l’espace du 21e siècle est le voyage sur Mars.

Les recherches menées notamment par la NASA ont permis d’établir les caractéristiques du voyage respectant l’entièreté des contraintes et des cahiers des charges afin de pouvoir poser une fusée sur la planète rouge.

Parmi ces contraintes on peut citer la technologie nécessaire , l’approvisionnement, l’habitat , la sécurité des astronautes..

etc Cependant, une contrainte importante à respecter est la masse totale de la sonde au décollage et durant le vol.

C’est une contrainte dans la mesure où elle impose de faire des choix sur les ressources à transporter, dont la quantité de carburant qu’il est possible de faire voyager.

D'après l’agence spatiale américaine, on est apte à transporter suffisamment de carburant pour assurer le vol aller vers Mars, mais la communauté scientifique se rejoint sur l’impossibilité de transporter la quantité nécessaire pour rentrer sur Terre.

La seule solution serait donc de transporter uniquement le carburant nécessaire pour arriver sur mars et trouver un moyen pour produire du carburant pour le retour sur terre . On se demandera donc : comment produire du carburant sur Mars pour assurer le voyage retour vers la Terre ? Pour répondre à cette problématique je vais présenter la réaction chimique qui permettra de produire le carburant , Ensuite je vais établir les quantités de matière nécessaires à la réaction , Et pour finir je vous présente la mise en marche de l'expérience . PRÉSENTATION DE LA RÉACTION CHIMIQUE Cette quantité de carburant est conséquente à transporter, puisqu’il ne faut pas moins de 33 tonnes de carburant pour assurer le voyage retour d’après les études publiés par la NASA .

Et même sur Mars, il y a des contraintes à respecter.

Il va falloir produire ce carburant rapidement, en quantité suffisante et utiliser une quantité de ressources exacte pour limiter les excès de production qui ne seront pas utiles. Le carburant utilisé pour alimenter la fusée envoyé sera principalement du méthane et d’autres substances.

Pour produire ce carburant l’idée serait d’extraire de l’eau de régolite présente sur mars .

C’est une substance qui contient de l’eau qu’il faudrait combiner par la suite avec le carbone en quantité conséquente dans l'atmosphère Martien de l’ordre de 95 pour cent .

En combinant ces deux substances on produit de l’oxygène mais surtout du méthane admis comme carburant de fusée, stocké potentiellement sous forme liquide dans une citerne . Par souci de simplification dans la démarche on limitera la composition du carburant au méthane uniquement puisqu’il représente 95% de ce carburant. Pour produire du méthane, on va s’appuyer sur une réaction chimique établie par le chimiste Français Paul Sabatier , qui figure sur le document support.Il établit une réaction qui combine , 1 molécule de dioxyde de carbone (CO2) et 4 molécules de dihydrogène (H2) permettent, lorsqu’elles réagissent entre elles, de produire 1 molécule de méthane (CH4) ainsi que 2 molécules d’eau.

On connaît alors la recette de ce carburant. LES QUANTITES NECESSAIRES A LA RÉACTION CHIMIQUE Maintenant, il faut déterminer les quantités des ingrédients de cette recette.

On connaît déjà la quantité de méthane à produire qui est de 33 tonnes.

Ainsi, à l’aide d’un tableau d’avancement et des masses molaires de chaque élément chimique que vous pouvez retrouver sur la fiche support, on peut déterminer les quantités des réactifs, càd le dioxyde de carbone et le dihydrogène.

Il faut ainsi 2.1 millions de moles de dioxyde de carbone, soit 92 tonnes, et 8.4 millions de moles de dihydrogène, soit 16.8 tonnes. Quant au dihydrogène, son apport est plus élaboré.

On sait d’après la réaction de Sabatier qu’en produisant du méthane on produit également de l’eau.

Et nous souhaitons produire du carburant sans gâchis de matière.

Ainsi, cette eau nous sera d’une grande utilité, puisqu’elle intervient dans l’électrolyse de l’eau.

Elle repose sur un procédé électrolytique qui décompose l’eau en dioxygène et dihydrogène grâce à un courant électrique.

Ainsi on peut produire le dihydrogène, nécessaire à la production de carburant.

Il y a cependant une anomalie : on peut produire du dihydrogène grâce à l’électrolyse de l’eau, mais cette eau est produite à.... »