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MELiSSA un pilotage de microbiotes

Le bon fonctionnement (contrôle et orientation) des différents compartiments de MELiSSA n’est pas simple et c’est tout le défi que le projet représente ; de nombreux problèmes se posent, le plus délicat étant sans doute celui du pilotage de notre environnement microbien (microbiote). En effet, comme on peut le constater, des bactéries (bactéries, archées) sont à l’œuvre dans chacun des compartiments (y compris le cinquième, habité !) et on doit « faire attention » à celles qui s’y trouvent, qu’on introduit et qui s’y développent (y compris, en dehors des procaryotes mentionnés, les eucaryotes protistes et mycètes)! Le dernier verbe, « développer », est important car le microbiote comme tout système vivant, est un système dynamique et symbiotique. Les êtres vivants transforment la matière alentour par leur métabolisme, vivent les uns à côté des autres et les uns grâce aux autres, et ils prolifèrent.

Grace au « Human Microbiome Project », on connait maintenant (sans toutefois parfaitement le comprendre dans son fonctionnement) entre 80 et 99% du microbiote strictement humain mais on ne connait toujours qu’un pourcentage infime (moins de 0,01%) des microbes de l’ensemble de notre environnement, englobant nos plantes, nos animaux, notre sol (peut-être un trillion d’espèces pour la Terre entière). Les microbes sont directement ou indirectement nos alliés ou nos ennemis. Certains nous sont nocifs (« pathogènes »), d’autres nous sont neutres (mais peut-être pas pour nos plantes et nos animaux), d’autres encore nous sont favorables ou indispensables. Leurs quantités et leurs proportions sont très importantes pour un système écologique viable pour l’homme (relations entre les microbes, avec le milieu minéral, le milieu vivant eucaryotique) non seulement dans l’espace (la bulle où vivront les astronautes) mais aussi dans le temps (selon notre activité). L’aire de vie de ce microbiote (son microbiome) est lui-même sensible à l’environnement (à l’humidité, au pH, à la température, à la lumière ou à son absence, à la composition de l’atmosphère, à la composition et à l’état des supports, à la présence de nourriture telle que graisses ou protéines).

Les stérilisations ou, moins drastiques, les nettoyages ou mieux, les corrections sélectives de proliférations, sont nécessaires mais dangereux car on risque de détruire de bons microbes en même temps que les mauvais ou bien de sélectionner des souches résistantes en éradiquant des souches bénignes. Le but d’une action sur le microbiome n’est pas d’éliminer le microbiote mais de le maintenir dans un équilibre favorable pour nous, la difficulté étant qu’on le connait encore si mal et que le milieu viable (qui est aussi le microbiome considéré) dans lequel évolueront les astronautes sera isolé et petit. « Isolé » cela veut dire que si le milieu est détruit on ne pourra aisément le reconstituer et « petit », cela veut dire qu’en cas de détérioration, le déséquilibre sera ressenti beaucoup plus que dans un milieu large puisque les déficiences ne pourront être réparées comme sur Terre, par homogénéisation avec l’ensemble des milieux voisins (effet masse ou « buffer »).

Dans ces conditions la durée du voyage interplanétaire et la redondance des milieux de vie seront des données très importantes pour toute mission habitée dans l’espace profond. En effet plus le voyage sera long plus les risques de déséquilibre du milieu seront grands (et plus les correctifs chimiques que l’on pourra emporter avec soi risque d’être insuffisants en termes de masse). A l’arrivée sur l’autre planète, le risque pourra être mitigé par la création aussi tôt que possible (avant l’arrivée de l’homme) de plusieurs milieux viables isolés les uns des autres. On voit tout de suite les limites que cela impose : Mars est à six mois de distance. L’expérience de la Station spatiale a montré que cette durée est gérable mais il vaut mieux choisir de ne pas aller plus loin (vers les lunes de Jupiter) car sur un an on risque d’avoir des divergences importantes des milieux par rapport à l’état initial. Le risque de divergence subsiste pour les séjours, forcément longs, sur une autre planète (sur Mars, 18 mois pour retrouver la configuration planétaire la plus favorable au retour) mais ces risques pourraient être mitigés par la redondance, plusieurs habitats renforçant la probabilité de la persistance d’au moins un environnement viable et donc de la possibilité de correction des environnements divergents. Dans ce contexte, un séjour sur Mars devrait également s’avérer préférable à un séjour sur un autre corps céleste puisque le sol de Mars comporte les mêmes ressources minéralogiques que la Terre et en particulier de l’eau (glace). Ces ressources pourraient permettre de produire localement rapidement les composés chimiques nécessaires au rééquilibrage des microbiotes.

A suivre!

Image à la Une: une fraction infime de notre microbiote.

Si vous êtes intéressés par le sujet, vous pouvez consulter les travaux du Dr. Christophe Lasseur, du Prof. Jean-Pierre Flandrois (Uni. de Lyon) ou du Prof. Alberto Bemporad (IMT School for advanced studies, Lucques, Italie). C’est le professeur Bemporad qui a exprimé le concept de « pilotage » lors du workshop.

Lecture: « I contain multitudes: the microbes within us and a grander view of Life » par Ed Yong, à paraître le 9 août 2016.

Liens :

http://wp.unil.ch/geoblog/2016/06/interview-de-christophe-lasseur-directeur-du-projet-melissa-a-lesa/#more-2183

http://www.csmonitor.com/Science/2016/0503/99.999-percent-of-microbe-species-remain-undiscovered-say-researchers

https://www.genome.gov/27549144/2012-release-nih-human-microbiome-project-defines-normal-bacterial-makeup-of-the-body/

Blog_56_MELiSSA_boucle

MELiSSA un exemple d’organisation multinationale non étatique efficace

Avant d’examiner plus avant la recherche MELiSSA (Micro Ecological Life Support System Alternative), il convient de présenter sa structure et son organisation.

Les travaux de MELiSSA  s’articulent autour de six « compartiments ». Chacun, d’abord seul et maintenant en relation avec les autres, permet d’étudier les différents stades d’interactions écologiques de la boucle de vie : dans le « Compartiment 1 » les bactéries anaérobie thermophiles effectuent à 55°C la dégradation des déchets organiques des animaux et plantes supérieures (qui évoluent dans le « Compartiment V »), en acide gras volatils, minéraux et ions ammonium (les fibres sont traités dans un compartiment annexe);  dans le « Compartiment II » des bactéries photo-hétérotrophes (qui élaborent leur propre matière organique avec l’aide de la lumière à partir de matière organique déjà produite par des êtres vivants) fixent le carbone, procèdent à la dégradation des acides gras volatils en ses composants, gaz carbonique et hydrogène/eau et transforment l’ammonium (NH4+) en ammoniac (NH3); dans le « Compartiment III » des bactéries nitrifiantes effectuent, grâce à l’apport d’oxygène du « Compartiment IV », la transformation de l’ammoniac en nitrates (NO3) ; dans le « Compartiment IV » les nitrates et le gaz carbonique viennent nourrir des plantes supérieures (IVb) et des bactéries photo-autotrophes (qui fabriquent leur matière organique à partir des minéraux de leur environnement) du genre spiruline ou chlorelle (IVa) dont le métabolisme puise ses ressources dans le gaz carbonique et rejette de l’oxygène ; dans le « Compartiment V » vivent les animaux supérieurs, et plus tard l’homme, qui s’alimentent de la production des deux compartiments IV.

Tout a commencé dans les années 1980 par l’initiative de personnes privées, comme souvent dans les belles histoires collectives européennes.  Ce sont des individus, les Français Claude Chipaux et Daniel Kaplan de Matra Espace, Marcelle Lefort-Tran et Guy Dubertret du CNRS, les Belges Max Mergeay (SCK-CEN, centre d’étude de l’énergie nucléaire civile) et Willy Verstraete de l’Université de Gand, qui ont voulu lancer un projet européen de recyclage des déchets et du dioxyde de carbone par des bactéries qui, en se développant, deviendra le « Consortium MELiSSA » en 1993. La structure en a été formalisée à cette date par un “Memorandum of Understanding” (MoU), avec la contribution essentielle de l’ESA qui en a pris en charge le management. Le « Project Manager » est depuis une vingtaine d’années le Dr. Christophe Lasseur (coordinateur des activités R&D de Support-vie de l’ESA-ESTEC).

Ce qui caractérise l’organisation MELiSSA c’est sa souplesse, son adaptabilité et son efficacité. Progressivement de très nombreuses entités se sont ajoutées aux pionniers en tant que « partenaires » indépendants (« officiels », ayant signé le MoU ou simplement « coopérants »). Ce sont des universités, centres de recherche et sociétés industrielles établies ou spin-off (transfert de technologies au travers de IPStar.BV). L’idée maîtresse est, sur le court terme, de faire bénéficier la Terre de ses recherches qui ont, a priori et sur le long terme, un horizon spatial. Son premier corollaire est de compter avant tout sur soi et ses membres et donc de générer autant que possible des revenus propres, par la commercialisation des applications (ainsi, par exemple, pour le traitement de l’eau ou l’analyse du milieu microbien). Son deuxième corollaire est de participer à son propre développement sur le plan intellectuel et c’est l’objet de la Fondation MELiSSA qui offre des bourses d’études à 140 jeunes scientifiques et ingénieurs dans les divers domaines d’intérêt du projet.

Aujourd’hui le Consortium comprend 40 partenaires implantés dans 13 pays. Ce sont, outre la Suisse, la France, la Belgique, l’Italie, l’Espagne, le Canada, la Norvège, la Russie, l’Irlande, la Hollande, la grande Bretagne, la Norvège et l’Allemagne. En Suisse, les partenaires, outre l’UniL où se déroulait le dernier « workshop », sont les EPF, RUAG-Space et la HES-SO (Haute Ecole Spécialisée de Suisse Occidentale). Parmi les organisateurs suisses du workshop, il convient de noter outre Théodore Besson, porteur du projet Oïkosmos, déjà nommé, Le Dr. Suren Erkman, promoteur de l’« écologie industrielle » et enseignant à l’UniL. Tous deux concrétisent parfaitement le double objectif de la recherche, sur le plan général, de MELiSSA.

En dehors de ces généralistes, les partenaires sont, chacun, spécialisés sur leur « compartiment ». Ils y travaillent « chez eux ». Progressivement cependant les compartiments vont être intégrés dans une installation unique située dans les locaux de de l’UaB (Université autonome de Barcelone), l’un des « partenaires officiels » de MELiSSA. L’intégration a commencé et les travaux ayant suffisamment avancé, on va prochainement introduire des êtres vivants dans la boucle (le « Compartiment V »), en l’occurrence les souris de BIORAT. En fin de compte l’installation devra être miniaturisée.

L’aventure MELiSSA dure maintenant depuis près de 30 ans. Plus que sa longévité ses accomplissements sont un succès, les nombreuses recherches spécifiques effectuées, la coordination de ces recherche que l’organisation permet, la meilleure compréhension du système micro éco-biologique, la compréhension des paramètres à prendre en compte pour faire vivre de façon pérenne un milieu micro éco-biologique, et les divers dispositifs imaginés pour faciliter l’exploration de l’espace profond par vols habités.

A suivre !

NB: La NASA a son propre système de recherche en ECLSS (Environmental Control & Life Support System) mais il n’a pas la même ambition que MELiSSA (boucle fermée reposant sur des processus naturels).

Image à la Une : la boucle MELiSSA (crédit MELiSSA / ESA)

Lien vers l’incubateur des spin-off de MELiSSA: http://www.ipstar.io/

Blog_55_MELiSSA Workshop Juin 2016

MELiSSA, la clef de notre survie dans l’Univers

Les 8 et 9 juin, un événement qui est répété tous les deux ans depuis quinze ans s’est déroulé à l’Université de Lausanne (« UniL »). Olivier Dessibourg en a parlé dans le Temps du 11 juin (page 24) mais je voudrais insister car il m’a également passionné. Il s’agit du « MELiSSA Workshop », organisé par le Dr Christophe Lasseur (ESA), la Dre Stéphanie Raffestin (ESA), le Professeur Suren Erkman (UniL) et Théodore Besson (UniL & Earth Space Technical Ecosystem Enterprise SA). Le but du workshop était de faire le point avec tous les scientifiques concernés, sur l’état de la recherche MELiSSA (Micro Ecological Life Support System Alternative), menée sous l’ombrelle de l’ESA.

MELiSSA n’est que l’un des ECLSS possibles (Environmental Control and Life Support System) mais sa caractéristique unique est de chercher la mise au point d’une boucle fermée dans laquelle les êtres vivants seront totalement intégrés, contributeurs et bénéficiaires du système. Il s’agit de parvenir à créer une bulle aussi petite et aussi peu massive que possible permettant à des vies humaines de se perpétuer de façon autonome en dehors de l’environnement terrestre, sans nouvel apport. L’importance de l’entreprise vient de ce qu’elle traite d’une part de la possibilité de sortir de notre coquille terrestre en emportant et en faisant vivre avec nous, les éléments écologiques strictement essentiels qui la constituent et qui sont le gage de sa pérennité, et d’autre part, de notre impact écologique sur notre planète mère, la Terre, et des solutions pour l’alléger alors que nos pollutions de toutes sortes l’agressent de toutes parts. Il s’agit en bref et rien de moins, que de notre avenir « dans les étoiles » et de notre capacité de survie sur Terre

A noter que les contraintes de fonctionnement de cette boucle ne seront pas exactement les mêmes pendant le voyage interplanétaire, pendant lequel aucun apport n’est possible à partir de l’extérieur de l’habitat, autre que celui de l’énergie ambiante (solaire) et, d’autre part, le séjour planétaire (sur Mars ou la Lune), pendant lequel les ressources locales pourront être mises à profit (notamment sur Mars -mais pas sur la Lune-, la glace d’eau, l’épaisseur de l’atmosphère, le gaz carbonique et toutes sortes d’éléments chimiques présents dans les roches ou la poussière). Le problème sera donc de minimiser la durée du voyage et une fois sur place, d’exploiter au mieux l’environnement planétaire pour recréer avec un minimum d’apports terrestres, un micro-environnement terrestre (type « Biosphère-2 ») en le maintenant viable malgré ses petites dimensions (problème de limitation des pertes lors de chaque recyclage, de maintien d’équilibre microbien et de « reset » éventuel sans produits chimiques autres que ceux productibles sur place, ou en limitant progressivement l’apport terrestre, nécessaire au début, jusqu’à le rendre inutile).

Au workshop, tous les thèmes du sujet ont été présentés et discutés par les personnes les plus compétentes pour le faire : le traitement des déchets, le recyclage de l’eau, le recyclage de l’air, la production et la préparation de nourriture, la sureté chimique et microbienne, les instruments de contrôle et de pilotage des systèmes de support vie.  On a pu constater, dans tous les domaines, que des avancées ont été faites vers la « fermeture de la boucle » mais le moins que l’on puisse dire c’est qu’aujourd’hui son autonomie n’est pas encore totale. Sont en cause évidemment la complexité du système biologique/écologique et le réglage très fin (« fine-tuning ») de ce système qu’il s’agit de transposer alors qu’on le connaît encore imparfaitement (en particulier son microbiote) et que la contrainte d’un espace clos de petite dimension le rend d’autant plus critique qu’on ne peut se permettre de redondances (ou que des redondances très limitées).

La recherche MELiSSA, ce pourrait être, tout au long de ces 27 dernières années, l’éveil de Gaïa (au sens de James Lovelock), sa prise de conscience de la complexité qui permet son existence ; Oïkosmos (développé par Théodore Besson) qui est la synthèse ou la clef de voûte de la recherche MELiSSA afin de déboucher sur une mise en application spatiale (habitat autonome) et terrestre (compréhension et gestion optimale du système écologique planétaire), c’est l’expression de cette prise de conscience. Ce huitième workshop marquera l’histoire car on aborde l’introduction du dernier compartiment dans la boucle des six compartiments différents qui constituent MELiSSA, le compartiment habité (le « cinquième »). La société suisse RUAG Space (Nyon) y travaille avec l’entreprise belge, QinetiQ. Ce compartiment (« BIORAT ») qui comprendra trois souris sera prochainement installé à bord de l’ISS (« BIORAT2 »). Les souris y respireront l’oxygène généré par les algues unicellulaires cultivées à bord.

A suivre !

PS : En participant à ce workshop réunissant les grands noms de notre recherche écologique mondiale, exprimant une science complexe, maîtrisée autant qu’il se peut, qui discutaient l’esprit ouvert de l’essence de la vie, de ses rouages et de leurs interactions, je pensais à ces barbares qui en même temps que nous étions réunis, utilisaient leur corps et leur esprit, merveilleuses et précieuses machines vivantes, à manifester et à casser pour des raisons absurdes dans les villes françaises, ou ailleurs à assassiner pour imposer leur croyance primitive. J’en déduisais que notre « fine-tuning » était sur le plan sociétal également extrêmement délicat et précaire et que cela justifiait d’autant plus la recherche d’une terre de substitution au cas où les dérèglements que nous subissons sur notre planète mère, deviendraient à cette occasion ci, ou une autre prochaine, totalement incontrôlables. Mais aurons-nous le temps avant d’être submergés par la bêtise et la violence ?!

Liens :

http://www.letemps.ch/sciences/2016/06/10/vivre-vase-clos-fin-fond-espace

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Melissa

https://en.wikipedia.org/wiki/Gaia_hypothesis

Image à la Une: Illustration ESA/MELiSSA pour le Workshop de 2016 (crédit ESA/MELiSSA)

Blog_53_Tache_Rouge

Ce que Juno peut nous apprendre.

Jupiter a l’apparence d’une grosse boule de gaz. Elle « pèse » lourd puisque sa masse est égale à 300 fois celle de la Terre et à 2,5 fois la somme des masses de toutes les autres planètes du système solaire réunies. C’est un monde étrange compte tenu 1) de l’absence de roches, 2) de pressions de plus en plus fortes en profondeur en raison de la gravité qui contraint de plus en plus la masse de « gaz » à évoluer vers le liquide puis le solide, et 3) d’une rotation extrêmement rapide (jours de 09h55). On pense que sous une couche de nuages de quelques 1000 km, se trouve, du fait de la pression, une première zone liquide d’hydrogène et d’hélium. La sonde Galileo (mission précédente principalement destinée aux satellites de Jupiter) s’est enfoncée jusqu’à une pression de 22 bars et une profondeur de presque 100 km. On sait évidemment de quoi sont composés les nuages que l’on voit. Il s’agit d’hydrogène pour 75%, d’hélium pour 24% et d’autres éléments dont l’ammoniac et le méthane. A l’intérieur, la proportion est différente. L’hydrogène descend à 71% et Galileo  a distingué nettement plus d’éléments lourds, argon, crypton, carbone, azote, qu’en surface du soleil ainsi que beaucoup moins d’oxygène (eau) qu’attendu. Mais le sondage de Galileo a été évidemment très ponctuel puisqu’il n’a été effectué qu’une seule fois, lors de sa descente « suicide » vers la planète, et que les données transmises ont été limitées puisque son antenne principale (« à grand gain ») était en panne.

Juno est beaucoup mieux « armée ». Cela va lui permettre d’étudier plus finement la composition et la structure de l’atmosphère jusqu’à une profondeur où la pression atteint 200 bars. Cela reste relativement superficiel (1000 km ?) mais permettra quand même de meilleurs analyses. La présence et l’abondance de l’eau et des éléments lourds permettront de mieux comprendre le lieu (distance du soleil) et les modalités de formation de la planète (apports extérieurs) donc l’histoire de notre système solaire. Elle va aussi étudier son champ magnétique ; une carte détaillée permettra de comprendre mieux la dynamo qui le génère. Elle va enfin tirer profit des fluctuations de sa trajectoire le long de la surface de la planète qui exprimeront sa structure interne. On pense en déduire son type de noyau, peut-être une sphère d’hydrogène métallique (la pression au centre est de quelques centaines de millions d’atmosphères). Cerise sur le gâteau on devrait avoir (fin août !) de magnifiques photos grâce à la caméra-couleurs grand-angle embarquée, « JunoCam ». Prendre des photos n’était pas l’objectif premier de la mission mais ne pas en prendre aurait été incompréhensible. Développée à partir de la caméra de descente MARDI de Curiosity sur Mars, qui a fait ses preuves, cette caméra nous permettra de discerner des détails jamais vus (résolution de 1 pixel pour 15 km) mais elle ne pourra être opérationnelle que pendant le premier quart de la mission (radiations toujours!).

L’exploration spatiale robotique continue donc et nous apporte mission après mission (la précédente dans cette catégorie était New Horizons qui a photographié Pluton et Charon) des informations qu’on ne pouvait pas même imaginer obtenir avant l’ère des fusées. Par la pensée, nous maîtrisons ainsi de plus en plus l’espace qui nous entoure. Nous nous éveillons au monde. Il faut être conscient de la chance que nous avons de vivre cette époque de grandes découvertes. Nous devons aussi être conscients de nos limites. A ce stade de notre évolution technologique, compte tenu de la durée du voyage et des radiations aussi bien dans l’espace interplanétaire qu’à proximité de Jupiter, l’exploration de cette dernière à la différence de celle de Mars, ne peut être que pour les machines, pas pour l’homme. Nous sommes plus que jamais les créatures de Prométhée et nous suivons sa voie, mais nous avons compris que pour reconquérir le feu du ciel, nous devons nous inspirer de notre père Ulysse.

Pierre Brisson

Image à la Une : La Grande tâche rouge de Jupiter. Un anticyclone qui dure depuis des siècles à la surface de la planète géante (observation de Cassini en 1665). Les vents y soufflent à 700 km/heure. Elle est plus grosse que la Terre.

lien: site de la NASA pour la mission Juno: https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html

Le 4 juillet à 15h45, UTC+2, Juno se trouvait à la verticale de l’orbite de Ganymède. soit à 1 million de km de Jupiter. Elle s’en approchait à la vitesse de 58.000 km/h.

Le 4 juillet à 21h10, UTC+2, Juno se trouvait à la verticale de l’orbite d’Europa, soit à 688.000 km de Jupiter; sa vitesse était de 68.500 km/h. L’accélération de plus en plus forte est due à la force de gravité générée par la masse de Jupiter. Tout à l’heure, au périgée de la géante gazeuse, elle atteindra 200.000 km/h

L’insertion de Juno en orbite martienne se fera la nuit prochaine, à 03h15 UTC et à 05h15 pour le fuseau horaire UTC+2 (donc le 4 juillet pour les Etats-Unis et le 5 juillet pour l’Europe Continentale!).

Insertion effectuée! La sonde Juno va maintenant ajuster son orbite par rapport à Jupiter. Il lui faudra 3 passages pour la stabiliser. Le premier apogée, le 31 juillet sera à 8 millions de km. et le prochain périgée le 27 août, à 5000 km.

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Junon va dévoiler certains secrets de Jupiter

Le 4 juillet, le roi des astres gravitant autour du soleil va accueillir l’épouse que l’Homme, descendant de Prométhée l’audacieux puis d’Ulysse le rusé, a façonnée pour dévoiler ses secrets. A l’instar de la déesse, les instruments de la sonde « Juno » (Junon) de la NASA vont pénétrer les nuées derrière lesquelles Jupiter dissimule sa vie secrète. La mission fait suite à la mission Galileo (1995 à 2003) qui visait principalement les satellites de Jupiter, et elle tient évidemment compte de son expérience, notamment des nuisances que lui causèrent les radiations piégées par la magnétosphère de la géante gazeuse.

Émerveillons nous d’abord du voyage.  Parti le 5 août 2011 à bord d’un lanceur Atlas V d’ULA (Joint-venture Lockheed Martin et Boeing), le vaisseau porteur aura donc voyagé 5 ans pour atteindre sa destination (insertion en orbite jovienne). La distance qui sépare nos deux planètes fluctue entre 590 et 960 millions de km mais la distance parcourue par Juno sera au total de 2,83 milliards de km. La raison de cette énorme différence tient à la complexité de la trajectoire. Afin d’économiser l’énergie, pour pouvoir précisément en transporter suffisamment, la NASA a envoyé le vaisseau au-delà de l’orbite de Mars pour le faire revenir vers la Terre (30 août et 3 septembre 2012) à toute vitesse, afin de réaliser un passage à proximité (556 km seulement, le 9 octobre 2013) lui permettant de bénéficier de l’« assistance gravitationnelle » de notre planète comme d’une fronde pour le propulser à plus grande vitesse vers Jupiter (27 km/s contre seulement 3 km/s après le départ de la Terre). Les marins de l’ancien temps utilisaient les courants et les vents, les ingénieurs en astronautiques d’aujourd’hui utilisent l’énergie embarquée, éventuellement l’énergie solaire, la mécanique céleste (l’évolution de la position des planètes) et la gravité. Comme jadis, la ligne droite ne peut être la trajectoire privilégiée pour un voyage car les astres, et d’abord le soleil, exercent leurs forces contradictoires ou complémentaires sur ce qui se trouve à leur portée.

Saluons ensuite l’audace du plan du vol d’exploration. Comme la déesse Junon, la sonde de la NASA va utiliser la ruse pour rester aussi peu de temps que possible dans le champ magnétique de Jupiter qui l’enveloppe de deux gigantesques tores déformées par le vent solaire, dans lesquelles les radiations, piégées, sont extrêmement fortes et denses. Arrivée dans l’environnement jovien au-dessus du plan de l’écliptique et attirée par une force de gravité énorme, Juno va plonger vers le pôle Nord à très grande vitesse. Après avoir passé son périastre le 5 juillet (à 05h15 UTC* +2) , à la distance extrêmement proche de 5.000 km de la « surface » de la planète (diamètre de 142.000 km) et à la vitesse de 200.000 km/h, elle va repartir par-delà le pôle Sud, toujours animée d’une grande vitesse mais décroissante (attraction de Jupiter !), sur une orbite très elliptique qui va l’emporter jusqu’à un apoastre à plus de 5 millions de km, où elle n’évoluera qu’à 2000 km/h. La capture aura eu lieu grâce à une phase de rétropropulsion de 35 minutes (utilisant l’hydrazine) au-dessus de la zone intertropicale de Jupiter qui aura freiné le vaisseau juste ce qu’il faut. Ce type d’orbite elliptique lui permettra de franchir la magnétosphère à l’endroit où elle est la moins épaisse, aux pôles, et de survoler la planète en passant sous les ceintures de radiations. Elle parcourra trente-deux fois cette orbite, en un peu plus d’une année (32 fois 14 jours) avant de plonger, épuisée quand même par les rayonnements (elle aura reçu quelques cent millions de rad), dans les profondeurs insondables de Jupiter.

Admirons encore le bijou technologique. Un orbiteur de 3,6 tonnes, très volumineux avec ses 4,5 mètres de haut et 20 mètres d’envergure compte tenu de ses trois grands panneaux solaires déployés, car il lui faut une très grande surface pour capter l’énergie nécessaire si loin du soleil (Jupiter reçoit seulement 25% de l’irradiance que nous recevons sur Terre). Il est truffé d’équipements sophistiqués (spectroscopes, radiomètres) dont les éléments les plus fragiles sont confinés dans un coffre antiradiations d’un mètre cube aux parois de 1 cm d’épaisseur, en titane. A noter qu’à la différence de la plupart des sondes américaines envoyés dans l’espace profond qui disposaient d’un petit moteur nucléaire, cette fois ci la NASA a choisi une énergie « propre », preuve des progrès effectués dans l’efficience des panneaux solaires.

Mais à quoi tout cela va-t-il servir ?

C’est ce que je développerai dans mon prochain billet !

Image à la Une : Juno devant Jupiter, conception d’artiste pour la NASA (crédit NASA).

Lien : site de la NASA pour la mission Juno : https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html

*UTC (« Coordinated Universal Time ») est identique à GMT (« Greenwich Mean Time »). En Suisse, en été, l’heure légale est UTC + 2. Lors de l’insertion en orbite Jupiter se trouvera à 852 millions de km de la Terre et donc à 47 minutes lumière. Nous ne connaîtrons donc le résultat des manœuvres d’insertion qu’avec ce décalage de temps.

Le 1er juillet à 16h45 (UTC +2) , Juno est encore à 3,89 millions de km de Jupiter; elle s’en approche à la vitesse de 34.660 km/h.

Le 2 juillet à 17h45 (UTC+2), Juno est à 3 millions de km de Jupiter; elle s’en approche à la vitesse de 38.000 km/h. L’accélération se fait sensible du fait de l’attraction grandissante de Jupiter.

Le 3 juillet à 08h10 (UTC +2), Juno est à 2,44 millions de km de Jupiter; elle s’en approche à 41.000 km/h. La sonde apparaît juste en haut de l’écran de suivi de trajectoire de la NASA (voir « exlopre/ cinematic view / above Jupiter »).

Le 4 juillet à 00h00 (UTC+2), Juno est à 1,75 millions de km de Jupiter, elle s’en approche à 47.000 km / h. Elle a atteint l’orbite de Callisto, le satellite le plus éloigné de Jupiter. L’insertion se fera dans 1 jour, 4 heures et 28 minutes.

Blog_50_inside_Island_1_Giudice_NASA

Aller sur Mars ou vivre dans les îles ?

S’il est théoriquement et financièrement possible de construire des îles de l’espace aux Points de Lagrange, pourquoi vouloir s’établir sur Mars ? 

Construire des îles de l’espace ne sera pas facile. Il s’agit d’envoyer en L2 (point de Lagrange 2) des quantités énormes de matériaux, de les travailler dans l’espace et en apesanteur (du moins pour construire la première île) pour les transformer en poutres de métal, en plaques de verre, en gaz respirable, en terres cultivables ; il s’agit de construire ensuite en L5 avec ces produits semi-finis les structures des îles, dans les mêmes conditions. Construire des bases sur Mars sera moins difficile puisqu’on aura les matériaux de base sur place et qu’il « suffira » d’envoyer en surface de Mars les machines nécessaires à la production d’énergie et à la création de nouvelles machines et des structures d’accueil (avec toutefois la difficulté de l’espacement des fenêtres de lancement depuis la Terre).

La vie sur Mars, par contre, sera moins confortable que dans les îles de l’espace. Nous l’avons vu : gravité réduite au sol mais habitats plus petits compte tenu cependant de cette gravité (absente aux points de Lagrange), port du scaphandre obligatoire dès que l’on sortira de la base en raison de la ténuité de l’atmosphère (par ailleurs irrespirable), durée du jour non exactement égale à celle du jour terrestre, amplitude forte des variations de température quotidiennes (de l’ordre de 60 à 80°C) et encore durée du voyage et espacement des fenêtres où ce voyage est possible, aussi bien depuis la Terre que depuis Mars. Dans les îles la vie sera plus facile. On peut même dire qu’« elle sera belle ». L’environnement sera modulable exactement selon les désirs de leurs habitants (gravité, luminosité, température et même relief du terrain). Peut-être certaines personnes seront-elles négativement sensibles dans les Îles-1 à l’intensité de la force de Coriolis en raison de la rotation relativement rapide des habitats mais ce ne sera plus le cas dans les îles de seconde et de troisième générations qui n’auront pas besoin de tourner aussi vite sur elles-mêmes pour recréer une gravité de 1g sur leur sol puisque leur diamètre sera beaucoup plus grand.

Dans les deux cas, il faudra aussi mettre au point un système satisfaisant de contrôle de l’environnement et de support vie (« ECLSS ») fonctionnant en boucle fermée. Dans ce domaine des progrès restent à faire (j’approfondirai dans de prochains billets).

Alors que choisir ?

Je dirais qu’il sera plus facile de commencer par habiter à la surface de Mars mais que, in fine, la meilleure solution serait les îles. C’est là où l’homme trouvera vraiment sa liberté et des possibilités presque infinies de développement et d’accomplissement car, après avoir commencé avec celles de la Lune, on pourra exploiter les ressources des astéroïdes.

Il faut donc commencer. Si l’homme ne choisit pas d’entreprendre des séjours sur Mars aujourd’hui, il ne construira peut-être jamais d’îles de l’espace. C’est bien cela qui nous menace. En effet les directions de la NASA et de l’ESA n’y font référence que de façon rhétorique. L’espace les intéresse surtout dans la mesure où il est tourné vers la Terre. La NASA imagine toutes sortes d’étapes intermédiaires avant Mars et l’ESA, sous l’initiative de son nouveau directeur, Jan Wörner, commence seulement à regarder la Lune.

Malheureusement le « Moon Village » qu’elle propose, outre qu’il serait plus difficile à réaliser et moins « vivable » qu’une base martienne*, semble plutôt être une sorte de base antarctique que l’amorce d’un établissement permanent et autonome. Du fait de toutes les difficultés que poseraient sa création et son maintient, cela risque fort d’être une impasse, comme l’a été la Station Spatiale Internationale, une entreprise longue, coûteuse et décourageante qui pourrait être pour les adversaires de l’aventure spatiale, l’occasion d’en fermer définitivement la porte. En fait une base lunaire n’aurait de sens que comme première phase d’un projet d’îles de l’espace, pour abriter une équipe d’hommes contrôlant l’extraction minière pour approvisionner en matière les constructeurs de ces îles comme le préconisait Gerard O’Neill. Mais compte tenu des difficultés de construire dans l’espace, ce choix me semble être prématuré, donc une erreur stratégique.

Tous nos espoirs reposent sur les grands entrepreneurs américains, les Elon Musk, Jeff Bezos, Larry Page, Bigelow et sur le staff de la NASA, passionné de l’espace profond. Sans eux, pas de souffle, pas de véritable ambition spatiale, pas d’esprit d’aventure mais une ronde sans fin autour d’une Terre vieille, surchargée par la surpopulation, usée par la surexploitation de ses ressources et mourant lentement entourée des déchets spatiaux accumulés par la faute des êtres « conscients » qu’elle aura engendrés. 

*gravité très faible, force des radiations beaucoup plus grande en surface du fait de l’absence d’atmosphère, quasi-absence de glace d’eau, jours très longs, écarts de températures beaucoup plus grands.

Image à la Une: Illustration de Rick-Guidice pour la NASA, montrant la vie à l’intérieur d’une île-1.

PS: j’ai encore des choses à vous dire à propos des îles de l’espace mais un événement important qui doit survenir début juillet, mérite que je lui donne la priorité.

Blog_50_Bernal_Sphere_Rick_Guidice

Les îles de l’Espace, un rêve certes mais quand même une possibilité

Avant de parvenir au stade d’« île-3 », Gérard O’Neill et les ingénieurs qui travaillaient avec lui (notamment au Ames Space Center de la NASA) dans les années 70, prévoyaient, raisonnablement, qu’il faudrait passer par des étapes intermédiaires. Ils envisageaient d’abord une sorte de Station Spatiale Internationale positionnée au point de Lagrange L5 pour abriter les personnes qui construiraient en ce lieu une « île-1 », premier exemplaire de la première génération des îles de l’espace, plus petite qu’île-3.

« Île-1 » serait une « sphère de Bernal » (sphère pressurisée dont le principe a été conçu en 1929 par le physicien britannique John Desmond Bernal) de 460 mètres de diamètre (donc de 1450 mètres de circonférence). Une rotation d’un tour en 31 secondes de la sphère sur elle-même créerait à la surface interne de son sol une gravité de 1 g à l’équateur et une gravité plus faible mais toujours acceptable pour un organisme terrien, dans une bande de 2 fois 375 mètres de part et d’autre de l’équateur (la gravité serait encore 0,7 g à 45° de latitude), le reste étant occupé par des fenêtres recevant indirectement la lumière du soleil. La surface au sol, utile, n’est pas très grande (quelques 33,22 hectares) mais suffisante pour établir une zone de vie confortable pour une petite communauté. Gerard O’Neill estimait qu’île-1 pourrait accueillir une population de 10.000 habitants. Il serait sans doute plus prudent de n’en envisager que 5.000. Ce ne serait déjà « pas si mal » ! Pour la production agricole et le petit élevage, O’Neill compte 600.000 m2 dans deux groupes de 12 tores d’un diamètre légèrement inférieur à celui de la sphère, positionnés aux deux pôles, autour de l’axe de rotation de la sphère. Avec une population moitié moindre, on pourrait donc « faire avec » la moitié de cette surface, soit 2 groupes de 6 tores.

L’île serait constituée de matériaux lunaires. Ils ont l’avantage de comprendre presque tous les minéraux nécessaires (n’oublions pas que la Lune provient du manteau de la Terre primitive), notamment du silicium, du fer, du magnésium, du titane et de l’oxygène (ce dernier ne se trouve pas à l’état de gaz sur la lune mais dans les minéraux oxydées). Ils sont aussi relativement accessibles, et c’est cela leur avantage par rapport aux matériaux terrestres ou même martiens. En effet la vitesse de libération pour sortir de l’attraction lunaire est de 2,4 km/s alors qu’il faut 11,2 km/s pour s’arracher à la gravité terrestre et 5 km/s pour s’arracher à celle de Mars. De plus, un corps qui part de la surface de la Lune vers l’espace, n’a pas à traverser une atmosphère qui le freine.

Gerard O’Neill a calculé les masses nécessaires pour construire une île-1. Il estime qu’il faudrait quelques 3,7 millions de tonnes, soit 150.000 tonnes pour la structure métallique, 20.000 tonnes pour les vitrages, 400.000 tonnes pour le sol et les bâtiments, 150.000 tonnes pour l’oxygène et 3.000.000 tonnes pour le bouclier antiradiations périphérique. Il manquerait du carbone, de l’hydrogène et de l’azote mais on pourrait trouver ces éléments dans les astéroïdes (pour la première île-1 il faudrait plutôt les faire venir de la Terre). Pour visualiser la quantité de matière à extraire de la Lune, il faut envisager un carré de 750 mètres de côté sur 4 mètres d’épaisseur. C’est beaucoup à terrasser mais ce n’est pas impossible.

Gerard O’Neill a imaginé un moyen pour acheminer à très faible coût, ces masses de la Lune vers le Point de Lagrange L2. Il s’agit d’utiliser un accélérateur électromagnétique dont la piste de lancement, de 10 km, serait installée sur le sol de la Lune avec une pente très faible. L’accélérateur fonctionnerait avec des aimants, en matériaux supraconducteurs, et sur une piste de rails générant une sustentation magnétique dynamique. La faible gravité lunaire et l’absence d’atmosphère permettraient de décoller à grande vitesse, presqu’à l’horizontale, grâce à la forte accélération permise par la rampe électromagnétique. L’énergie, dont le besoin est estimé à une puissance de 100 mégawatts, serait fournie par des centrales solaires, de préférence à des générateurs nucléaires (faible masse). Les matériaux lunaires, après un tri grossier, seraient conditionnés dans des sacs en fibres de verre (fondus à partir de la silice lunaire) et placés dans des godets récupérables qui en quelque sorte serviraient de frondes. La vitesse impulsée serait calculée pour que la charge atteigne L2 à vitesse réduite (en tenant compte du freinage imposé par la gravité lunaire). La trajectoire serait ensuite éventuellement ajustée à partir du poste de contrôle lunaire. Gerard O’Neill estime qu’un tel dispositif pourrait envoyer dans l’espace un million de tonnes de matériaux lunaires par an.

A l’arrivée en L2, il y aurait un collecteur qui serait une sorte de vaste filet. Compte tenu du guidage au départ de la Lune, il ne devrait pas y avoir de pertes. De L2 les matériaux seraient acheminés vers L5 (qui jouit d’une vaste zone de stabilité autour du point de Lagrange) par un cargo nécessitant très peu d’énergie (puisqu’en dehors de forces d’attractions fortes).

Il faudra ensuite traiter les matériaux avec une installation industrielle, située en L5, pour en faire des produits semi-finis et des objets utilisables. Le plus difficile sera la construction de la première île car il n’y aura alors aucune gravité en L5. L’une des priorités sera donc de mettre cette première île en rotation dès que possible (dès que l’armature de la sphère géodésique de l’île sera construite), à partir de la « Station Spatiale » et de la première centrale électrique solaire.

Sur la Lune il faudra une petite base permanente mais, une fois construite par une cinquantaine de personnes, elle pourrait fonctionner avec seulement 8 à 10 personnes.

Que feront les habitants de ces îles de l’espace ? Eh bien, ils vivront, c’est-à-dire qu’ils travailleront et échangeront entre eux. Ils pourront aussi, c’est le projet de Gerard O’Neill, construire pour la Terre des centrales électriques flottant dans l’espace. Ces centrales  recueilleraient l’énergie solaire et la réfléchiraient par micro-ondes vers des stations relais construites sur la Terre. Cette énergie, par définition renouvelable, serait continue (le soleil ne se couche jamais dans l’espace) et peu chère une fois le miroir spatial récepteur déployé.

Avec les îles de l’espace on a un très beau rêve d’ingénieur. Mais que donc choisir ? Ces îles ou Mars ? J’en discuterai dans mon prochain billet.

Image à la Une: « île-1 », une sphère de Bernal complétée par ses tores agricoles, son axe centrale de circulation, son bouclier anti-radiations, son jeu de miroirs réglables pour retransmettre indirectement la lumière visible à l’intérieur (pour limiter les radiations) et ses radiateurs pour diffuser dans l’espace la chaleur excédentaire. Dans l’environnement immédiat flotte une centrale électrique solaire. L’illustration est de l’artiste Rick Guidice qui travaillait avec la NASA pour la visualisation de ce projet.

Blog_45_O'Neill_Cylinder

Au-delà de Mars, les Iles de l’Espace

Dans les années 1970, le Dr. Gerard K. O’Neill, physicien, enseignant-chercheur à l’université de Princeton (décédé en 1992), développa le concept de colonies dans l’espace (« The High Frontier : Human Colonies in Space », 1976). Ces colonies seraient logées dans des sphères, des torques, ou d’immenses cylindres qui seraient construits dans l’espace et positionnés aux points de Lagrange terrestres (points d’équilibre gravitationnel*) puis, ultérieurement, plus loin dans l’espace profond. Ce concept avait été imaginé par le scientifique allemand, pionnier de l’astronautique, Hermann Oberth, en 1954 (« Menschen im Weltraum »).

Ces îles sont technologiquement beaucoup plus complexes à réaliser que des bases en surface de Mars mais elles pourraient, un jour, constituer des soupapes de sécurité pour l’expansion hors de la Terre ou pour la survie de l’humanité, en permettant la continuation d’une vie confortable et modulable sur le plan environnemental (et culturel ?) selon les désirs de leurs habitants.

La forme la plus élaborée d’île de l’espace (« Island Three » dans l’historique de la réflexion de Gerard O’Neill) consiste en deux cylindres de 32 km de long et 8 km de diamètre (surface de 800 km2), effectuant leur rotation côte à côte en sens contraire (pour l’équilibre de l’ensemble). Une vitesse de 28 tours par heure permettrait de restituer une gravité terrestre sur les parois intérieures. La surface interne est divisée en six bandes longitudinales égales. Elles alternent sol artificiel (donc 400 km2 habitables) et fenêtres sur l’espace. Les fenêtres ne reçoivent pas directement la lumière solaire (danger des radiations de type SPE de SeP comme indiqué dans billets antérieurs) mais indirectement via de grands miroirs dont l’inclinaison par rapport au cylindre peut varier (jusqu’à fermeture totale). A l’une des extrémités, une couronne de modules abrite des cultures agricoles (l’isolation de l’habitat permet une optimisation au point de vue température, composition de l’atmosphère, humidité, pression, conditions sanitaires).  A noter que cette couronne de modules étant d’un diamètre plus grand que le cylindre, tourne à une vitesse plus faible afin de ne pas générer une gravité artificielle intérieure trop forte. Les activités nécessitant la manipulation de masses importantes se ferait au niveau de l’axe de rotation du cylindre puisque à cet endroit la force de gravité artificielle est nulle. Les cylindres fonctionnent sans problème à l’énergie solaire puisque les points de Lagrange bénéficient de la même irradiance que la Terre (vastes champs de panneaux solaires flottant dans l’espace).

Evidemment l’aménagement des îles serait laissé au choix de leurs habitants. Cela inclut choix de relief et de géographie des sols artificiels, choix de température et de saisonnalité (angle des miroirs et durée de leur ouverture), choix de pression, choix d’humidité, choix de végétation, choix d’animaux, choix d’insectes, etc… (dans la limite des conditions d’équilibre d’un environnement quel qu’il soit).

A l’intérieur de ces cylindres les radiations de type GCR (voir billets précédents) seront d’autant plus faibles qu’on aura renforcé en épaisseur la coque extérieure du cylindre.

L’adaptabilité aux besoins environnementaux de l’homme est ce qui fait tout l’avantage de ces îles de l’espace. C’est là où se trouve la différence avec les bases martiennes dans lesquelles il faudra faire face à des contraintes planétaires incontournables telles que la gravité réduite (0,38g). En négatif, on peut dire que vivre dans un tel environnement totalement terraformé ne serait pas vraiment vivre « ailleurs ». On se priverait des paysages martiens, de la vastitude d’une planète entière et de l’intérêt de l’étude d’un milieu différent. A moins d’utiliser ces îles non seulement comme lieu de vie mais comme véhicule pour aller plus loin.

Dans cet esprit, on peut très bien concevoir d’appliquer un module de propulsion aux cylindres afin de les lancer dans l’espace à destination d’astres lointains, les planètes extérieures du système solaire, la Ceinture de Kuiper, le nuage d’Oort. Mais plus on s’éloignerait plus l’atténuation de l’irradiance solaire poserait problème. Il faudrait donc rapidement trouver une source d’énergie autre que solaire (probablement nucléaire mais on se situe dans un futur lointain).

Le concept d’île de l’espace a inspiré nombre d’auteurs de science-fiction « dure », à commencer par Arthur C. Clarke dans sa série « Rama » commencée en 1973 et terminée en 1993. La roue de « 2001 Odyssée de l’espace » s’inspire exactement de ces principes.

Le projet de Gerard O’Neill connut un très grand succès quand il fut lancé au début des années 70. De nombreux scientifiques se joignirent à lui et la NASA finança plusieurs études sur le sujet. La logique est impeccable et tout est prévu dans les moindres détails. Comme vous le savez, l’humanité n’a malheureusement rien entrepris pour confronter la théorie à la réalité et l’enthousiasme est passé. Maintenant, construire des structures aussi grandes et aussi massives n’est évidemment pas tâche facile. Je vous en parlerai dans mon prochain billet.

*un point dans l’espace où les champs de gravité de deux corps orbitant l’un autour de l’autre fournissent exactement la même force centripète, maintenant ainsi tout objet qui y est situé, dans la même position relative. Dans le système Terre, Lune, Soleil, il y a cinq points de Lagrange. L4 et L5 sont des régions de stabilité (si on s’en éloigne on a tendance à y revenir) ; L1, L2, L3 sont des points de stabilité (si on s’en éloigne, on a tendance à s’en éloigner davantage). Le futur grand télescope James Webb (JWST) qui doit remplacer Hubble, sera situé en L2 (en opposition à la Terre par rapport au Soleil).

Image à la Une : Island-Three de Gerard O’Neill (illustration de Rick Guidice pour la NASA, credit NASA Ames Research Center).

Image ci dessous : A l’intérieur d’un des cylindres d’Island-Three (Illustration de Rick Guidice pour la NASA, credit NASA Ames Research Center). On distingue bien les 6 bandes du cylindres. leurs tailles inégale en apparence est un effet de perspective car on ne se trouve pas dans l’axe du cylindre mais légèrement en dessous. Au dessus de nous, un des trois miroirs géants réfléchit le soleil vers la bande en dessous de nous. Les mêmes miroirs existent pour les autres bandes et il suffit de jouer sur leurs inclinaisons pour faire « avancer » le soleil de l’aube au crépuscule. Au fond, à plus de 30 km, le cylindre se termine par une demi-sphère autour d’un axe par lequel passe les communications avec l’extérieur. Au niveau de cet axe, la gravité est nulle:

Astronomer Chris Impey examines the possibilities of the universe in his new book Beyond. "I like the idea that the universe — the boundless possibility of 20 billion habitable worlds — has led to things that we can barely imagine," he says. In the 1970s, NASA Ames conducted several space colony studies, commissioning renderings of the giant spacecraft which could house entire

Blog_48_Dome sur Cratère par Manchu

Un jour des gens vivront sur Mars

Un jour des gens vivront sur Mars. Ils produiront, ils créeront, ils échangeront, ils importeront, ils exporteront, ils consommeront, ils investiront, ils prêteront, en bref ils feront fonctionner une économie martienne.

Comme dit dans les billets précédents, cette économie sera dominée par les partenaires et les capitaux terriens mais, le séjour sur Mars durant au minimum 18 mois (et l’éloignement de la Terre 30 mois), il est impossible qu’une demande et qu’une offre de biens et de services ne s’expriment pas, il est impossible que l’adéquation entre cette demande et cette offre soit totalement prévue à l’avance (du moins au-delà de la stricte nécessité) et il est impossible qu’une possibilité de choix de consommation ou de possibilité de création, d’investissement et d’échange ne soient offertes aux habitants de Mars. Les échanges qui en résulteront seront les prémices d’une économie locale et puis, au fur et à mesure que le nombre de voyageurs augmentera et que la population se fixera sur Mars, le capital s’accumulera en mains martiennes, ouvrant de nouvelles opportunités d’entreprendre.

Remarquez bien que la naissance d’un tel système économique autonome ne serait pas possible sur la Lune où les séjours s’effectueront dans des conditions beaucoup plus difficiles, où les contacts physiques avec la Terre seront beaucoup plus fréquents et où la population temporaire ne pourra être que beaucoup plus faible et la résidence de longue durée impossible pour des raisons sanitaire (gravité trop faible, radiations trop fortes).

Les « Martiens » proviendront de nombreux pays de la Terre. Certains viendront payés par leur entreprise, leur université, leur centre de recherche, leur gouvernement ; d’autres seront des particuliers disposant d’une spécialité particulière demandée par la communauté martienne ou qu’eux-mêmes proposeront à leurs frais, à cette communauté. On aura besoin de boulanger, de plombier, d’électriciens, d’architectes, d’ingénieurs, de médecins mais des cinéastes ou des romanciers choisiront aussi de faire le voyage et donc de rester sur place au moins 18 mois et, de plus en plus, plusieurs multiples de 18 mois. Dans ce contexte, le moyen le plus simple d’exprimer et de réaliser une acquisition de bien ou de service ou d’entreprendre un investissement productif, sera de disposer d’une monnaie.

Quelle monnaie ? On voit mal un pays « tirer totalement la couverture à lui » pour le long terme, même les Etats-Unis. Des résidents auront des ressources terriennes en dollars, d’autres en euros, d’autres en roubles, d’autres en yuans ou en yens, et peut-être même en francs suisses. On ne peut pas imaginer non plus qu’un résident ressortissant de la zone dollar, accepte volontiers de se faire payer en roubles ou que les opérations de conversion se fassent à chaque transaction. Par ailleurs, le financement de la Société d’exploitation de la base aura probablement été effectué dans un panier de monnaies et la Société aura intérêt à percevoir ses revenus dans ce même panier de monnaies. Ainsi, on devrait créer très vite une monnaie martienne qui serait le panier de devises des résidents et des financiers (plus vraisemblablement d’ailleurs celui de ces derniers). C’est à l’aide de cette monnaie que les valeurs seront données aux biens et services martiens (un croissant sur Mars n’aura pas le même prix qu’un croissant sur Terre car les coûts de production et le pouvoir d’achat seront très différents sur Mars).

Il faudra donc très tôt, prévoir l’installation d’un système bancaire martien. Au début ce sera très probablement une banque en ligne avec son personnel sur Terre et, de toute façon, localement, l’utilisation exclusive de cartes bancaires pour les paiements!

Les résidents habiteront très probablement des locaux appartenant aux investisseurs terrestres de la base et gérés par la Société d’exploitation (je l’appellerais la « Compagnie des Nouvelles Indes »). Ils utiliseront très souvent des biens et services fournis par cette société. Ils respireront l’air, l’eau, l’électricité, le chauffage qu’elle produira et diffusera. Ils lui paieront donc des loyers, des redevances, des prix correspondants aux biens et services demandés et obtenus. Les prix-demandés seront calculés par la société d’exploitation en fonction de l’amortissement de ses investissements et les prix-effectivement-payés tiendront compte de la demande (de l’intérêt) de ces biens et services. Il en sera de même des prix-demandés par les particuliers qui offriront leurs services ou les biens qu’ils produiront pour les autres résidents. Evidemment ces derniers devront à leur tour payer leur hébergement et les services de la Compagnie des Nouvelles Indes et faire profiter cette dernière de leur activité. Pour ce faire ils devront lui payer une taxe. On peut imaginer que ce soit une flat tax, relativement basse, de 10% sur la valeur ajoutée. La perception de cette taxe et la gestion en général de la base, suppose très tôt la mise en place d’une petite administration, aussi légère que possible, donc aussi automatisée que possible, compte tenu du coût des personnes qu’elle devrait employer.

D’une manière générale, le problème de l’organisation de la base sera critique car, si cette organisation est nécessaire, il faudra également qu’elle soit aussi efficace, fiable et utile que possible. Dans ce domaine comme dans d’autres, l’installation de l’homme sur Mars conduira à l’invention et à la mise au point, constantes, des meilleures méthodes de gestion.

Considération économique 5/5

Image à la Une : Illustration de Philippe Bouchet, dit Manchu : Dôme sur Cratère. Il ne s’agit pas là d’un établissement de première, ni même de seconde génération mais, plutôt que d’envisager comme certains, une terraformation globale de la planète Mars, c’est plutôt ce genre de terraformation ponctuelle qui serait envisageable pour l’avenir.

 

Blog_44_Castle_Neuschwanstein

La chrysalide martienne

Mars est aujourd’hui un désert mais c’est un désert qui a jadis pu connaître l’éclosion d’une vie propre et qui offre aujourd’hui des conditions environnementales qui pourraient permettre aux hommes d’y greffer une bouture de la leur, au moyen des technologies qu’ils ont su développer au cours des dernières décennies. Passer de la possibilité théorique de cette entreprise à sa réalisation, suppose la volonté de le faire et l’affectation des ressources financières nécessaires.

Le plus difficile sera la période de constructions des premières infrastructures car elle implique, pendant longtemps, des investissements importants sans retours financiers suffisants pour les couvrir. Pour apporter et/ou construire les infrastructures nécessaires à une activité « rentabilisante », il faudra bien une dizaine de missions habitées étalées sur 20 ans (n’oublions pas qu’il faut 26 mois entre chaque départ de la Terre). Même si des retours sur investissements pourront être constatés avant la fin de la période, il faudra qu’une certaine masse critique de capital et de population soit accumulée pour qu’un auto-développement puisse véritablement commencer.

Les sommes seront importantes. Des estimations ont été faites et il faut sans doute compter cent à cent cinquante milliards, étalés sur plus de 20 ans (car il y a bien sûr une longue préparation avant le premier lancement), pour mener à bien cette série de missions. A noter qu’elles comprendront toujours un volet « exploration » en plus de celui « accumulation de capital physique » réutilisable et visant la recherche de rentabilisation. Il faudra créer une capacité de production énergétique, une capacité d’accueil de population et de machines, une capacité de production d’équipements, une capacité de production alimentaire, une capacité de transports planétaires et une capacité de télécommunications. Si l’ensemble coûtait les 150 milliards mentionnés, les mobiliser représenterait le même effort que celui qui a été réalisé jusqu’aujourd’hui pour la Station Spatiale Internationale dont le lancement des premiers éléments remontent à 1998 et qui arrive doucement au bout de sa vie. (NB : L’administration du Président Obama a accepté de l’étendre au-delà de 2020, jusqu’en 2024. Les Etats Unis contribuent pour 80% à son financement).

Vue les montants et la durée, il semble a priori que ce devrait être les Etats-Unis, seuls ou avec d’autres, qui entreprennent cette aventure. On peut l’espérer mais on peut aussi en douter. En effet les pouvoirs politiques ont tendance à rechercher des effets immédiats ou du moins des effets qui se manifestent pendant le mandat des élus qui ont pris les décisions (on le constate aux Etats-Unis où la barrière de huit ans, deux mandats présidentiels, est difficile à passer). La communauté scientifique lutte contre cette tendance « naturelle » et finalement parvient relativement souvent à pousser des projets plus longs. Ainsi le « JWST » (James Webb Space Telescope) envisagé dès 1989 devrait être lancé en 2018 (pour un budget de 9 milliards de dollars) et ses premières spécifications détaillées remontent à 2004.

Malheureusement, la communauté scientifique (dans son ensemble) ne donne pas le même support aux vols habités. Elle craint de perdre des financements pour ses missions robotiques et elle a tendance à dédaigner ce qu’elle considère comme du spatial « spectacle », introduisant des complexités et des complications inutiles. La Station Spatiale peut être considérée comme l’exception à cette règle mais il faut avant tout la voir comme le fruit de la fin de la Guerre froide, son objet principal ayant été de faire travailler ensemble Etats-Unis et URSS sur un projet spectaculaire. L’alternative au soutien des scientifiques c’est celui du grand public (voir l’enthousiasme suscité par l’exploration spatiale), de quelques grands entrepreneurs américains et du monde de l’ingénierie et de l’astronautique, passionné par la beauté technologique du projet (support fort à la NASA). Sera-ce suffisant ? Peut-être.

Le fait nouveau est l’arrivée sur la scène d’entrepreneurs à la tête de fortunes qui se mesurent en milliards, ou même en dizaines de milliards, et qui sont extrêmement déterminés. On peut citer Elon Musk, Jeff Bezos, Larry Page, Robert Bigelow et, « par extension », le britannique Richard Branson. La grande différence avec l’Etat ou les scientifiques est que ces hommes apportent avec eux un esprit capitaliste et une connaissance de l’entreprise (management, marketing et maîtrise des coûts), sans compter leur image prestigieuse d’hommes « qui ont réussi », ce qui donne du sérieux et de la crédibilité au projet.

Auront-ils les moyens de le mener à bien ? Je le pense. Peut-être pas seuls mais en partenariat avec l’Etat Américain (on ne parle plus seulement de « support » comme dans le cas du grand public ou de la communauté scientifique). On peut imaginer que plusieurs d’entre eux (dont Elon Musk) se mettent ensemble pour monter une nouvelle Compagnie des Indes Occidentales ou « Compagnie des Nouvelles Indes » dont le but ne serait pas d’aller chercher des richesses lointaines mais d’aller créer des richesses nouvelles sur une terre lointaine.

On pourrait concevoir un véritable financement de projet comme celui qui a été monté pour le Tunnel sous la Manche (et qui a coûté l’équivalent 2016 de 19 milliards d’euros). Les promoteurs de la Compagnie des Nouvelles Indes créeraient une société anonyme avec un capital conséquent (50 milliards d’euros ?) appelable par tranches en fonction de de l’étalement des besoins, et lancement d’un emprunt public, les deux sur la base d’une étude de faisabilité et d’un modèle économique démontrant que l’établissement permanent pourrait générer les revenus pour rémunérer, même faiblement, le capital emprunté et le capital investi après une période de grâce d’une durée raisonnable pour être acceptable (quinze ans ?).

Evidemment la proportion entre argent privé et argent public ou capital et dette, devra dépendre de l’espérance de profitabilité du projet. L’apport de l’Etat pourrait être la mise à disposition des installations et des satellites de la NASA. Compte tenu de l’importance de la durée probable avant un début de rentabilité (correspondant à la période de grâce), la part de la dette sera probablement relativement faible. Les actionnaires de références de la société anonyme (disons Elon Musk) pourraient donner suffisamment confiance pour que l’IPO soit un succès sur la base duquel serait lancé ensuite l’emprunt. On peut imaginer plusieurs types de participation tels qu’actions de fondateurs, actions ordinaires, obligations convertibles, obligations simples, options, etc.., chaque type étant sujet à des contraintes et ouvrant des possibilités de valorisation en relation avec ces contraintes.

Pour faciliter la levée des financements, on peut aussi imaginer plusieurs sociétés (une pour le transport, une autre pour les infrastructures de la base, une troisième pour l’exploitation de la base, une société holding coordonnant les trois) ce qui permettrait à chacune de mieux contrôler sa responsabilité et aussi de chercher dans des activités parallèles (non martienne) une rentabilité directe qui sera longue à venir (en utilisant par exemple les applications terrestres des technologies développées pour l’implantation sur Mars ou encore le service rendu pour atteindre d’autres objectifs spatiaux).

Entre 1869 et 1886, le roi Louis II de Bavière entreprit la construction de châteaux féeriques qui coûtèrent des fortunes et qui ont très longtemps semblé totalement déraisonnables. Un demi-siècle après ils étaient devenus un des actifs majeurs de son pays. Aurait-il su « vendre » ses projets grandioses à l’élite de son royaume, et structurer leur financement (ce qui est, je l’admets, tout à fait contraire au personnage), il aurait sans doute pu obtenir son adhésion plutôt que sa réprobation définitive. Un investissement judicieux peut se révéler tel très longtemps après qu’il ait été effectué mais il faut savoir entraîner l’adhésion des personnes qui en supportent la charge sans avoir l’espoir de profiter des fruits.

Considérations économiques 4/5

Image à la Une : Chateau de Neuenschwanstein https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28008461