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Série "Life on Mars" | Comment rejoindre Mars et s’y déplacer

Le paysage martien est très pauvre et se limite à un désert rouge et des canyons. ©AFP

"La nouvelle frontière". Après la Lune, Mars fait figure de nouveau monde à découvrir. Elon Musk et SpaceX parlent de 2024, la Nasa de 2033, tandis que l’ESA évoque 2045. Mais, quelle que soit la date du premier pas de l’homme sur la planète rouge, une question se pose: sommes-nous prêts à fouler le sol martien?

Entreprendre une mission spatiale habitée vers Mars constitue un des objectifs de l’astronautique depuis ses débuts. Mais c’est en 1877 que la "petite sœur" de la Terre entre dans l’imaginaire populaire. Giovanni Schiaparelli, directeur de l'observatoire de Milan, révèle avoir observé à sa surface des formations rectilignes, qu’il appelle "canaux", qui traversent des régions claires, décrites comme des "continents", pour rejoindre des régions foncées, nommées "mers". Deux ans plus tard, il croit même observer leur dédoublement. Il n'en fallait pas plus pour que ces constructions soient considérées comme d'origine extraterrestre.

Mars est devenue, suite au premier pas de l’homme sur la Lune, la prochaine étape de la conquête spatiale.

"Les scientifiques indiquent que les lignes et taches de Mars représentent de la verdure le long d'un superbe système de canaux, que les habitants de la planète ont construit à des fins d'irrigation", pouvait-on lire dans le Los Angeles Times, en 1907. Thème d’un nombre incalculable de films de science-fiction, Mars possède alors le statut de planète à part dans l'imaginaire des hommes. Aujourd'hui, les martiens belliqueux issus de ces films ont laissé la place aux aventures scientifiques bien plus crédibles et Mars est devenue, suite au premier pas de l’homme sur la Lune, la prochaine étape de la conquête spatiale.

Il subsiste toutefois un obstacle de taille. Un vol habité vers Mars est un défi technique et humain sans commune mesure avec une expédition lunaire: taille des vaisseaux, moyens de transport sur place, système de support de vie fonctionnant en circuit fermé sur une longue durée, fiabilité des équipements dont le remplacement ne peut être systématiquement assuré, problèmes psychologiques d’un équipage confiné dans un espace restreint, problèmes physiologiques dus à l’absence de gravité de façon prolongée, effet des rayonnements cosmiques sur l’organisme, etc.

Comme les récents voyages spatiaux de Jeff Bezos et Richard Branson en ont encore été la preuve, les intérêts politiques, économiques et technologiques se mêlent au désir d'exploration continuellement inassouvi de l'être humain. Mais sommes-nous vraiment prêts à aller fouler le sol martien?

"Life on Mars"

Vivre sur Mars? Une question de temps pour certains, une utopie farfelue pour d'autres. Une fois le premier pied posé sur la planète rouge, de nombreux obstacles resteront à surmonter. Transports, alimentation, habitat, distractions, cette semaine, L’Echo répond à la question: comment vivre sur Mars?

La difficile expédition jusque Mars

Plusieurs éléments relatifs au voyage Terre-Mars sont particulièrement discutés au sein de la communauté scientifique: le recours à la propulsion nucléaire, la taille de l’équipage, la méthode d’atterrissage, la production de carburant pour le voyage retour, mais aussi le nombre et le tonnage des engins spatiaux à lancer.

500
jours
Étant donné que la distance entre Mars et la Terre varie entre 56 et 400 millions de kilomètres, une fenêtre de départ ne s'ouvre que tous les 26 mois. Ce qui implique de rester entre 300 et 500 jours sur place avant de pouvoir revenir sur Terre.

Mais au-delà de ces nombreux défis, la première contrainte du voyage vers Mars, bien que la planète rouge soit l'astre le plus proche de la Terre, est celle de la fenêtre de départ. "La distance entre Mars et la Terre varie entre 56 et 400 millions de kilomètres (soit mille fois la distance Terre-Lune, NDLR) selon leurs positions sur leurs orbites respectives. Par conséquent, la bonne conjonction, qui permet le voyage le plus court - soit entre quatre et neuf mois selon le moyen de propulsion utilisé -, n’a lieu que tous les 26 mois. Ce qui implique de rester entre 300 et 500 jours sur place avant de pouvoir revenir sur Terre", prévient Didier Schmitt, chargé de l'exploration humaine et robotique à l'Agence spatiale européenne (ESA).

Le poids du vaisseau spatial, problème central

Vient alors la question du poids des vaisseaux spatiaux. Il est évident qu’un voyage de plusieurs mois dans le module de six mètres cubes des trois astronautes des missions Apollo n’est pas envisageable. Un vaisseau beaucoup plus spacieux sera nécessaire. Mais encore à l’état de concept, sa fabrication pose un grand nombre de questions.

"Chaque kilo atterri sur Mars est un coût énorme en matière d’énergie nécessaire."
Didier Schmitt
Chargé de l'exploration humaine et robotique à l'ESA

"Chaque kilo atterri sur Mars est un coût énorme en matière d’énergie nécessaire", indique le scientifique. C’est la raison pour laquelle recycler devrait être privilégié, que ce soit l’eau ou l’oxygène. "Mais pour effectuer ce recyclage, il faut beaucoup de matériel qui a également son poids et c’est pourquoi nous devons encore mener des études pour savoir si cela vaut le coup. Car si les systèmes qui vous permettent de recycler les déchets humains sont plus lourds que d’emmener de quoi survivre pendant 500 jours, cela n’en vaut pas la peine", tempère-t-il.

Pour envoyer un vaisseau aussi lourd vers Mars, la Nasa développe actuellement le Space Launch System, une fusée qui doit être la plus puissante jamais produite. Ce lanceur sera capable de placer en orbite basse au moins 70 tonnes, contre une vingtaine pour Ariane V. En outre, en sachant qu’une seule fusée ne suffira pas, il existe deux possibilités: soit le vaisseau est envoyé en plusieurs morceaux et réassemblé une fois en orbite terrestre ou lunaire, soit il est envoyé en un morceau, mais on remplit ses réservoirs après la mise en orbite.

70
tonnes
Pour envoyer un vaisseau vers Mars, la Nasa développe actuellement le Space Launch System, une fusée qui doit être la plus puissante jamais produite. Ce lanceur sera capable de placer en orbite basse au moins 70 tonnes, contre une vingtaine pour Ariane V.

"L’atterrissage? On ne sait pas"

Se pose ensuite la question de l’atterrissage. Les véhicules contenant les hommes, d’une part, et le matériel, d’autre part, vont arriver sur Mars avec un poids que l’on estime aujourd’hui entre 50 et 75 tonnes et à des vitesses de dizaines de kilomètres par seconde. Et il ne faudra pas compter sur l’atmosphère martienne, très peu dense, pour freiner naturellement le vaisseau.

"Envoyer un vaisseau dans l’espace, on peut le tester plusieurs fois assez facilement avant de se lancer. Mais faire atterrir un appareil sur Mars, vous n’aurez droit qu’à une ou deux tentatives maximum."
Didier Schmitt

"Il est impossible de freiner ce type de vaisseau avec des parachutes, comme c'est le cas habituellement. On envisage donc de déployer un bouclier thermique gonflable, mais ce sont des études qui ne sont pas encore très avancées. Pour que ce soit clair, aujourd’hui, on ne sait pas encore comment faire atterrir des vaisseaux d’un certain poids sur Mars", témoigne Didier Schmitt. Le risque pour l'équipage sera donc assez conséquent, dans la mesure où des tests sont difficilement réalisables. "Envoyer un vaisseau dans l’espace, on peut le tester plusieurs fois assez facilement avant de se lancer. Mais faire atterrir un appareil sur Mars, vous n’aurez droit qu’à une ou deux tentatives maximum avant que ce soit l'expédition réelle, car cela représente un coût énorme", met en garde le scientifique.

Comment revenir?

Une fois le moment du redécollage venu se pose le problème du carburant. Certains, pour ne prendre aucun risque, préconisent d’en prévoir suffisamment pour l’aller-retour au moment de quitter la Terre. Ce qui induit toutefois des vaisseaux encore plus lourds et un degré de difficulté supplémentaire au niveau des manoeuvres.

C'est pourquoi, pour gagner de la masse, les scientifiques envisagent d’utiliser de l’oxygène et du méthane collectés sur place, à partir de l’eau souterraine et de l'atmosphère martienne saturée en dioxyde de carbone. Une solution qui peut être facilement testée sur Terre et qui nécessiterait de faire atterrir sur Mars des sortes de stations-services afin de produire ce "fioul" directement sur place, selon l'expert en robotique.

Des rovers pressurisés pour se déplacer

Un système de stations qui pourrait également servir à alimenter en "carburant" les véhicules utilisés pour se déplacer sur place, des rovers pressurisés. Bien qu’il soit inutile d'espérer trouver du pétrole ou du charbon dans le sous-sol, plusieurs autres solutions existent.

"On est occupé à faire des recherches sur de miniréacteurs nucléaires, une option qui réglerait totalement le problème du besoin d’énergie sur place."
Didier Schmitt

Ainsi, afin de produire l’énergie nécessaire pour faire rouler des véhicules sur place, il est également envisageable de construire à la surface de Mars un champ de panneaux solaires, suffisamment grand pour compenser le manque de luminosité par rapport à la Terre. "Mais les panneaux solaires, il faut les faire atterrir, les déployer, c’est de la masse supplémentaire, donc ce n’est pas aussi évident que cela", tempère Didier Schmitt. "On est occupé à faire des recherches sur de miniréacteurs nucléaires, une option qui réglerait totalement le problème du besoin d’énergie sur place", ajoute-t-il. Soulignons que l’astromobile Curiosity, déployée sur Mars en 2012, fonctionne avec ce système: un générateur avec quelques kilos de plutonium qui chauffe et produit de l'électricité.

Dans les rovers, en raison des conditions de vie extrêmement hostiles sur place, un système de scaphandres devra être prévu pour les passagers. Intégrés directement aux sièges du véhicule, ils faciliteront ainsi leur installation dans celui-ci. "Cela permettra d’éviter tout un système de sas pour passer de son habitat à son rover, tous deux pressurisés", précise le scientifique. Ces véhicules devraient posséder une autonomie de plusieurs centaines de kilomètres, à condition de ne pas rouler très vite, afin de pouvoir se déplacer sur des distances relativement longues.

La question du coût… et des valeurs

Des idées qui sont encore souvent à l’heure actuelle à l’état de concepts. Car les scientifiques sont tous d’accord sur un point: se lancer tête baissée dans une mission habitée vers Mars est prématuré. Didier Schmitt préconise d’ailleurs de se contenter dans un premier temps d'une mission qui resterait en orbite autour de Mars, sans s’y poser.

"Mars, ce n’est pas du tout un plan B par rapport à la Terre avec le changement climatique comme certains veulent le faire croire."
Didier Schmitt

Les nombreuses études scientifiques nécessaires pour pouvoir poser un jour le pied sur la planète rouge coûtent également très cher. Et si Mars est officiellement "la nouvelle frontière" après la Lune, le programme ne bénéficie pas encore des mêmes investissements que les missions Apollo. "La compétition entre les États-Unis et la Chine en matière de conquête spatiale pourrait toutefois changer la donne dans les années qui viennent", s'avance le chercheur.

Reste une question essentielle: quel intérêt aurait tout ça? "À chaque fois que vous sortirez de votre habitat sur Mars, vous devrez être équipé d’un scaphandre pour vous déplacer dans un désert permanent. Donc pourquoi y vivre? Pourquoi les gens voudraient-ils faire ça? Et puis, il y a aussi une question de valeurs: qui a le droit de s’approprier une autre planète? Ce n’est pas du tout un plan B par rapport à la Terre avec le changement climatique comme certains veulent le faire croire", prévient l’expert.

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