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Le CSEM partage ses rêves martiens

Des terriens sur Mars, utopie ou proche avenir ?

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Mars, un objectif atteignable ou pas ?

De quoi sommes-nous vraiment sûrs à propos de la planète Mars?

De toutes les planètes du système solaire, elle est la plus proche de nous. Sa gravité est moindre que sur Terre et ses écarts de températures maximaux-minimaux sont gérables avec notre technologie actuelle. Sa distance par rapport à la Terre reste raisonnable pour une mission habitée. Elle abrite très certainement des réserves d’eau, mais ce qui intéresse surtout les scientifiques c’est son passé. Il est presque certain qu’à une époque, Mars devait passablement ressembler à la Terre avec de grands océans. Si la vie a existé sur Mars, c’était à ce moment-là. C’est pourquoi il n’est pas vain d’espérer en retrouver des traces.

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Sa pression atmosphérique faible (1% de celle de la Terre) est composée principalement de gaz carbonique, ses gigantesques tempêtes de sables et son aridité en font une planète hostile, même si de toutes les destinations de notre système solaire, elle est la plus accessible.

Il reste néanmoins un nombre important de problèmes à régler avant d’envisager une mission habitée à sa surface.

Le problème de la propulsion n’est de loin pas réglé. Les classiques ergols liquides sont très lourds et la vitesse d'éjection des gaz est assez faible (~5 km/s). Beaucoup d'espoirs reposent sur la propulsion ionique qui génère de grandes vitesses d'éjection (~50 km/s), mais son efficacité énergétique et sa poussée sont inversement proportionnelles. Cette technologie demande de grandes puissances électriques et rend ce concept impossible pour de fortes poussées, par manque de systèmes de production d'énergie suffisamment puissants. Sa faible poussée rend d'autant plus complexe la décélération du véhicule spatial.

La propulsion nucléaire testée dans les années 50 et 60 aux États-Unis à travers le programme NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) montra très rapidement ses limites, bien que les réacteurs (NRX, Kiwi, Phoebus, Pewee) fonctionnaient correctement avec un rapport poids/poussé parfaitement exploitable.

Ils souffrent de 2 gros défauts, leur masse (il faut les envoyer en orbite) et l’éjection de matières hautement radioactives à la sortie de la tuyère ce qui les réserve à une utilisation hors de l'atmosphère. Même sans aborder les problèmes de blindage du véhicule, lourd et encombrant, aux rayonnements du réacteur sans lequel l’équipage ne survivrait pas, un incident au décollage contaminerait une zone importante au sol. Une fois la mission terminée, pour d'évidentes questions de sécurité, le réacteur devrait être abandonné dans l'espace suffisamment loin de la terre. L'option de la propulsion nucléaire semble donc peu probable surtout que cette technologie n’a jamais été testée en conditions réelles.

Le problème de la durée de la mission est lui aussi complexe: plusieurs mois à plusieurs années. Dans ces conditions, comment produire sa propre nourriture, son eau potable, le carburant nécessaire au retour et comment gérer la santé physique et psychique de tout l’équipage ? Certaines de ces questions sont partiellement résolues, mais une fois encore, cela n’a jamais été essayé en vrai. Si, pour le programme Apollo, la proximité entre la Terre et la Lune autorisait une prise de risque plus élevée, lors d’une mission pour Mars, le droit à l’erreur n’est pas envisageable.

D’autre problèmes, comme la limitation de la charge utile pouvant être posée à la surface de la planète ne sont toujours pas résolus à l’heure actuelle. Une masse de 900 kg est la limite maximale actuellement et cela depuis les missions Viking 1 et 2 des années 70. Il faudra trouver d’autres moyens de freiner la descente, la faible densité atmosphérique imposent l’utilisation de parachutes extrêmement grands.

Le récent vol (28 juin 2014) du LDSD (Low-Density Supersonic Decelerator), un véhicule de rentrée atmosphérique développé par la NASA et destiné à mettre au point des techniques d'atterrissage de vaisseaux lourds (plus d'une tonne) sur le sol de la planète Mars sont prometteurs. Cet engin utilise les forces de trainées en présentant une surface à l’air la plus importante possible pour assurer un freinage aérodynamique. Un diamètre de 7,5 mètres permet de freiner et de poser une charge de plus de 2 tonnes. Mais les coiffes des lanceurs limitent le diamètre de la charge à environ 4,5 mètres. Voilà pourquoi cet engin est équipé d’une sorte de boudin gonflable qui augmente sa surface et réduit ainsi sa vitesse de descente.

Une fois posé sur la surface de Mars, il faudra y rester entre 3 mois et une année, de manière à repartir au moment où la Terre est la plus proche de la planète rouge. Un séjour de longue durée dans un environnement aussi hostile est un vrai défi et les tempêtes à la surface de la planète peuvent être d’une violence extrême. Une mission vers Mars semble possible, mais soulève de nombreuses zones d'ombres qu'il faudra éclaircir pour envoyer un équipage en toute sécurité à la surface de notre planète sœur.

C’est le calendrier qui semble très optimiste: un vol habité entre 2025 et 2035 alors que les USA ne dispose plus de la capacité à envoyer des équipages en orbite terrestre. L’annulation par le gouvernement Obama du programme Constellation qui devait voir à l’aube de 2020 le retour des hommes sur la Lune avec de tout nouveaux lanceurs Arès semble avoir plombé les futures missions pour Mars.

Il faudra une volonté politique aussi forte que celle qui a vu le développement du programme Apollo, tellement les coûts et les défis à relever sont gigantesques pour envisager une mission habitée sur la planète rouge. Cela passera par une coopération internationale, mais l’expertise des américains dans ce domaine est irremplaçable.

L’industrie privée va « booster » la conquête spatiale

L'échange d'idées qui a clôturé la journée du 9 avril a touché à de nombreux sujets, l'un étant l'augmentation de plus en plus fréquente de programmes privés dans notre espace proche ou lointain. Une pensée commune est ressortie de ce « brain storming » de génies, les problèmes rencontrés ici-bas pourraient pour certains trouver une solution dans l'approfondissement de la connaissance de notre système solaire. Les technologies et les avancées qui découleraient d'un séjour prolongé sur un autre monde seraient à même de résoudre certains problèmes de durabilité que nous connaissons sur terre selon le professeur Suren Erkman: dérèglement climatique, pollution, réduction de nos matières premières, surpopulation entre autres. Mais pour cela, il faut que les secteurs privés s'approprient une part de marché plus importante dans la course aux étoiles. Il n'y a qu'en faisant de l'argent que l'industrie spatiale privée, à court ou moyen terme, pourra rivaliser avec les agences nationales. En dehors du tourisme spatial, il reste l'exploitation minière, pas d'autres planètes, mais d'astéroïdes de passage à proximité de notre planète. En effet certains astéroïdes, peuvent contenir plus de minerais précieux ou rares que tous ceux extraits jusqu’à présent sur terre. La montée en puissance de la Chine, de l'Inde ou de la Corée du Sud pourrait radicalement changer le paysage orbital et notre espace proche ces prochaines années.

Un grand merci au CSEM pour cette magnifique conférence qui nous rappelle que nous avons qu'une seule Terre et qu'il vaudrait mieux pour nous et nos descendants que nous en prenions le plus grand soin possible. <<

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