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

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Mars, une chance pour la croissance économique terrestre

La demande solvable de Mars pourra être spontanée mais elle devra sûrement être encouragée et renforcée. Ce sera le rôle des promoteurs de l’établissement de l’homme sur Mars. Cette demande pourra bien sûr être celle des grands centres scientifiques disposant de ressources importantes, pour leur recherche. Ce sera aussi celle des entreprises d’ingénierie pour la mise au point de toutes sortes d’équipements utiles en environnements extrêmes, transposables et exploitables sur Terre. Ce sera également celle des gestionnaires du « Mars Global Seed Vault ». Mais ce pourra être aussi celle des concepteurs de produits dont la production sur Terre entraînerait trop de pollution* ou trop de danger pour les populations, celle des grandes sociétés stockeuses de données informatiques désireuses d’éviter d’accroître la pollution thermique* sur Terre (il faudra prendre en compte le « time-lag » avec la Terre mais il n’est pas nécessaire que toutes les données soit disponibles en moins de 45 minutes) ou encore celle d’artistes, de sportifs, de touristes. L’essentiel ce sera de faire vivre Mars avec une population aussi nombreuse que possible (quelques centaines puis quelques « petits » milliers) car davantage de gens sur Mars rentabiliseront les infrastructures et feront baisser le prix des transports. Il faut « amorcer la pompe », le reste suivra.

*NB: il y a une marge de tolérance importante sur Mars dont l’atmosphère pourrait s’épaissir et la température monter sans problème.

En termes économiques, il faut bien voir que pendant très longtemps les échanges « martiens » auront essentiellement lieu entre Terriens, sur Terre, et bénéficieront à l’économie terrienne. L’économie martienne sera d’abord une économie terrienne. C’est sur Terre qu’on achètera et qu’on vendra les biens et services martiens, même si les biens produits et échangés seront utilisés sur Mars (sauf les transports et les instruments de télécommunications). La création de richesses se fera au travers de ces échanges et l’essentiel des marges générées bénéficiera à des entités terrestres et sera affecté à des utilisations terrestres (investissements et consommation). Les transactions purement martiennes ne se développeront que lentement et pour de faibles montants tant que la conception ainsi que la production et le financement par des entités martiennes, sur place, seront relativement limités et que le capital martien n’aura pas été suffisamment accumulé sur Mars en mains martiennes (en termes de propriété légale).

Du point de vue terrestre, les transactions sur opérations martiennes seront essentiellement (excepté pour les transports et communications) des transactions sur biens immatériels. Il y aura peu de masse envoyée de la Terre sur Mars et il n’y aura aucun retour physique sur Terre car le coût des exportations massives de la Terre vers Mars et de Mars vers la Terre, serait prohibitif et les volumes « importants » impossibles. Pour la Terre, elles pourront être considérées, outre l’utilité sur Mars, comme des tests sur banc d’essais puisqu’elles permettront le développement de la recherche dans des technologies de pointe très adaptées à la gestion plus rationnelle et plus économe écologiquement des ressources terrestres. L’impact environnemental terrestre sera extrêmement réduit (sauf pour l’extraction de la gravité terrestre des quelques masses indispensables). L’impact financier sera localisé chez les Terriens sur Terre avant de l’être sur Mars. Avant que Mars (et ses habitants) ne devienne une partenaire de la Terre, elle en sera une colonie, un endroit où les équipements terrestres seront utilisés, souvent construits, éventuellement conçus ou développés, pour le profit financier immédiat de Terriens même si l’accumulation de capital physique et intellectuel sur Mars permettra in fine un développement financier propre. Les dépenses faites pour Mars seront donc d’abord porteuses de croissance économique, d’emplois et de richesses nouvelles sur Terre (et serons donc bénéfique aux Terriens qui l’entreprendront) mais elles constitueront aussi la graine d’un futur développement autonome de Mars.

Il ressort de tout cela que le développement économique de Mars dépendra des projections de valeurs sur le long terme que les hommes voudront bien « spéculer », et qu’il ne faut pas voir les coûts de l’installation comme des dépenses à fonds perdus mais plutôt comme des investissements, sources d’une nouvelle croissance. Ce serait une solution pour que les investissements terrestres connaissent, après une période de démarrage, un retour à des taux de rentabilité comme on en a connu aux grandes périodes d’expansion économique. Mais certains peuvent laisser les opportunités passer. En 1757 Voltaire se plaignait à Monsieur de Moncrif que le genre humain s’égorgeât à propos de « quelques arpents de glace au Canada ». Beaucoup de nos contemporains nient aujourd’hui que la Planète Mars puisse représenter une valeur future quelconque. D’autres non (et j’en suis!). Dans le cas de la Nouvelle France, l’histoire a montré que les Anglais avaient raison de vouloir la prendre aux Français. Nous avons le choix pour Mars, de ne rien entreprendre mais nous ferions mieux de tirer leçon de la désinvolture de Voltaire.

Considérations économiques (3/5); suite la semaine prochaine! 

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L’envie de Mars

Immanquablement, la question qui se pose quand on envisage l’établissement de l’homme sur Mars, est celle de son financement. Il semble, a priori déjà, coûteux d’entreprendre les premières missions (probablement quelques dizaines de milliards d’euros pour la première) alors quid des suivantes ? Comment faire pour qu’elles se perpétuent ? La réponse me semble être : « susciter une offre accessible en face d’une demande auto-solvable ». Pour développer, cela veut dire que l’entité gérant la colonie martienne devra offrir aux candidats à l’expatriation sur Mars, ou aux investisseurs souhaitant miser sur son développement, un voyage et un séjour qui leur seront financièrement accessibles, ou rentables, parce que leur présence, ou leur action, sur Mars leur permettront de générer des revenus suffisants à leur maintien sur place et à leur prospérité ainsi qu’à celle de l’entité hôte elle-même.

En écrivant cela, j’exclue que ce soit les Etats, ou de « généreux mécènes », qui financent à fonds perdus, indéfiniment, les infrastructures, les voyages et les séjours. Si tel était le cas, l’effort ne durerait qu’un temps car les contribuables de tous les pays impliqués pourraient décider, un jour (indéterminé bien sûr) qu’ils n’ont pas, ou plus, de retour satisfaisant (pour quelque raison que ce soit) sur leur investissement collectif ou bien les mécènes finiraient par mourir après avoir épuisé leur fortune, versée sans fruit dans le sable stérile des déserts martiens.

Il faut donc, le plus rapidement possible, avant que les généreux donateurs publics ou privés d’origine ne se lassent, que l’établissement martien devienne autonome et qu’il devienne « intéressant » non seulement scientifiquement mais aussi économiquement pour tous les participants. Voyons comment cela pourrait être possible.

Pour les fournisseurs de véhicules, d’équipements, d’énergie et de transports, il n’y aura pas de problème tant qu’il y aura des acheteurs en face. C’est du côté de la demande « auto-solvable » que la question se pose. Par « auto-solvable » j’entends une demande qui n’est pas alimentée par des subventions (provenant de prélèvements publics) mais générée par l’activité propre de la personne qui l’exprime. Il faudra que les consommateurs ou investisseurs génèrent par leurs activités propres les ressources nécessaires à payer des véhicules, des équipements, de l’énergie et des transports en quantité suffisante. Il faudra qu’un nombre suffisant de personnes aient une « envie » économique de Mars suffisamment forte pour que la colonie martienne puisse vivre indépendamment de toute aide des institutions terrestres.

Ce seront surtout les débuts qui seront difficiles car la création d’infrastructures nécessaires sera très lourde financièrement puisqu’il n’y a aucune capacité de production sur Mars et que les conditions environnementales imposeront un surcroit de besoins dans ce domaine. Il faudra donc que les promoteurs de l’installation de l’homme sur Mars, s’occupent d’abord de cette création en minimisant au maximum les dépenses inutiles. Par exemple il ne faudra construire qu’une seule et non plusieurs bases martiennes contrairement à ce que certains prévoient aujourd’hui. En effet il suffira d’être n’importe où sur Mars pour pouvoir agir en temps réel par robots interposés où que ce soit à la surface de la planète (ce qui est impossible depuis la Terre). La centralisation en un seul lieu des équipements expédiés de la Terre permettra d’en maximiser la rentabilité. Il faudra aussi choisir des équipements robustes, modulaires, faciles à entretenir, réparer ou remplacer. Il faudra encore favoriser l’importation d’équipements pouvant en créer d’autres (les imprimantes 3D). Surtout, il faudra rechercher toutes possibilités d’utilisation des ressources locales, évitant au maximum les importations de tout objet, ou matière, massifs depuis la Terre. Cela devra s’appliquer en priorité à la production d’énergie. Dans cet esprit, en alternative à l’énergie solaire ou nucléaire, la découverte d’un point chaud permettant la géothermie serait une opportunité à privilégier pour l’implantation de la base pourvu que l’altitude où il se trouve soit basse (pour bénéficier d’un maximum de protection contre les radiations).

Il en résultera probablement une période d’investissements avec très peu de « retours ». Les investissements devront être conçus pour que ces retours augmentent aussi vite que possible car les « périodes de grâce » ne peuvent être supportées que si elles sont à l’échelle humaine. Pour un investisseur « normal » quel qu’il soit, un horizon de 15 ans est un maximum ; pour des institutions on peut aller plus loin (40 ans ?) mais à défaut de retour financier immédiat, il faudra d’autres « satisfactions ». L’exploration de Mars, l’installation de l’homme ailleurs que sur Terre, l’aventure, pourront sans aucun doute les procurer.

Considérations économiques (2/5); suite la semaine prochaine! 

Image à la Une: La première base martienne. Crédit Manchu /Association Planète Mars. Cette base devra abriter toutes les commodités de la vie. Les premiers « martiens » devront faire face à tous leurs besoins sans approvisionnement possible de la Terre pendant des cycles de 26 mois (sauf télécommunications, donc logiciels envoyés par les ondes et impressions 3D).

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Avec son « Dragon Rouge » Elon Musk va accélérer l’arrivée de l’homme sur Mars

Elon Musk (Space X) a déclaré Mercredi 27 avril son intention de faire atterrir sa capsule habitable (mais non habitée), « Dragon », à la surface de Mars, en 2018. Ce sera la mission « Red Dragon » !

Cette nouvelle est une surprise et un défi majeur.  Elle est bien dans la ligne de la volonté exprimée à plusieurs reprises par Elon Musk d’entreprendre de son vivant la colonisation de la planète Mars. Elle prend de court l’establishment politique américain actuel (le Président Obama, son conseiller scientifique Holdren, et l’Administrateur Bolden) mais elle rencontre tout à fait l’agrément des gens qui travaillent à la NASA, même au plus haut niveau. Dawa Neumann, Administratrice adjointe de l’Agence et Ellen Ochoa, directrice du Johnson Space Center ont écrit qu’elles le soutenaient. Ils y ont répondu avec enthousiasme car ils sont beaucoup plus motivés ou plutôt, passionnés, que l’Administration du Président actuel qui définit leurs programmes.

Le défi est posé pour essentiellement deux problèmes : premièrement, faire voler dans les délais le lanceur lourd, « Falcon Heavy », capable de placer 54 tonnes en orbite basse terrestre (et donc d’y transporter la capsule Dragon, son module de service et son étage de propulsion interplanétaire); deuxièmement, faire descendre la capsule, une masse de 6 tonnes, à la surface de Mars alors que la NASA n’a réussi jusqu’à présent à déposer, au mieux, que les 900 Kg de Curiosity.

Le Falcon Heavy est une version renforcée du « Falcon 9 » conçu et construit par Space X pour desservir la Station Spatiale Internationale sous contrat (mais Falcon 9 ne peut emporter que 22 tonnes en orbite basse terrestre et ne déposer que 4,02 tonnes sur Mars). Il doit voler pour la première fois à la fin de cette année. Il s’agit en fait d’un lanceur constitué de trois corps de l’actuel Falcon 9 (doté chacun de neuf moteurs). Passer de un à trois corps n’est pas une simple addition ; il se pose des problèmes connus mais dont la solution (coordination des combustions) n’est pas évidente. Un lanceur à propulsion chimique est une vraie bombe volante ! Il conviendra de tester le dispositif et d’obtenir un ensemble fiable dans les délais. Le créneau de 2018 résulte de la position respective des planètes. Cela laisse très peu de temps et la fenêtre de tirs ne restera ouverte que quatre semaines avant de se refermer pour 26 mois jusqu’en 2020.

La descente sur Mars (« EDL » pour « Entry, Descent, Landing ») sera une manœuvre très délicate. On l’a vu lors de l’atterrissage de Curiosity (les fameuses « 7 minutes of terror »). Heureusement, à la différence du Falcon Heavy, la capsule Dragon existe et a déjà été testée. Elle a été utilisée plusieurs fois pour transporter des équipements jusqu’à l’ISS. Son freinage devra se faire différemment de celui de Curiosity car elle est trop lourde (compte tenu d’une atmosphère trop ténue) et n’est pas configurée pour être équipée de parachute(s). Les moyens utilisés seront la portance dans l’atmosphère (le « lift » en Anglais) et la rétropropulsion. L’avantage de SpaceX dans cette perspective est que, dès le début, Elon Musk avait pensé à équiper Dragon de rétrofusées. Mais qui dit rétrofusées, dit énergie donc masse et volume d’ergols à arracher à la gravité terrestre. Il y aura très peu de marge de manœuvre. Plus que jamais, les ingénieurs en propulsion et en astronautique devront exploiter tous les raffinements de leurs sciences.  Par exemple ils devront prendre en compte les différences d’altitude importantes du relief martien, en se posant au plus bas pour bénéficier d’une portance plus longue et d’une atmosphère un peu plus épaisse.

La NASA s’est engagée sous contrat (un « Space Act Agreement ») à mettre à disposition de SpaceX toute l’aide technique nécessaire notamment pour les communications, la navigation, et ses connaissances actuelles en EDL. En retour SpaceX devra lui communiquer le know-how qu’elle aura acquis pour son EDL nouvelle formule. Cette assistance n’engendrera donc pas de frais pour SpaceX.

Dans la « vraie vie », une fois posé sur Mars il faudra en repartir mais cela est une autre histoire. On pense, pour le prochain test, à un retour d’échantillons comme Jean-Marc Salotti de l’Association Planète Mars, le préconise (masses réelles et technologie du retour). Pour le moment il suffit de noter que les difficultés du retour sont beaucoup moins importantes que celles de l’arrivée. En fait ce n’est clairement pas là le problème.

On est avec ce projet dans le cas de figure anticipé dans plusieurs billets de ce blog, celui de la prise de leadership d’entrepreneurs privés, beaucoup plus motivés et hardis qu’une administration qui agit avec la circonspection et les lourdeurs d’un « service public ». L’avantage sur le long terme, en cas de succès de cette mission, c’est d’abord que le calendrier de l’exploration par vols habités se rapprocherait. On peut maintenant envisager la fin des années 20 (« Mars dans dix ans » comme Kennedy disait « La Lune dans dix ans »). C’est ensuite que le coût de ces missions va être tiré vers le bas. Elon Musk est en effet un manager hors pair et il a montré qu’il était capable de réaliser des lancements à des prix imbattables. Pour la Red Dragon Mission on parle de 300 à 500 millions de dollars alors que le coût du programme MSL (Curiosity) est de 2,5 milliards de dollars (avec certes des équipements scientifiques embarqués coûteux). Le seul lancement d’un Falcon Heavy ne devrait pas coûter plus de 135 millions de dollars alors que celui d’un SLS serait d’au moins 500 millions de dollars. Avec ces différences, le système propre NASA devra soit s’adapter, soit disparaître. Cela prouve, si besoin était aux Etats Unis, les mérites de l’entreprise privée et de la concurrence et c’est tant mieux pour les supporters de l’exploration spatiale.

Il faut souhaiter bon vent au Dragon Rouge !

Image à la Une : Crédit SpaceX. Une capsule Dragon fonce dans la haute atmosphère de Mars (vers 120 km d’altitude). Ses pilotes (depuis la Terre) utilisent un maximum de lift pour la freiner « naturellement » avant de recourir aux rétrofusées.

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Nous ne regretterons pas le Président Obama

Les partisans de l’exploration de l’espace profond par vols habités (et de Mars en particulier) seront heureux du départ du Président Obama. Il a été en effet leur adversaire résolu. On a pu le constater une dernière fois à l’occasion de la présentation du budget 2017 pour la NASA (9 février 2016).

Le montant total de ce budget est de 19,025 milliards de dollars. Cela fait suite à une perspective de 19,285 pour 2016 et une réalisation de  18,01 en 2015 et de 17,67 en 2014 (milliards de dollars courants). Ce 21 avril, le Congrès (Senate Appropriation Committee) a relevé le montant à 19,306 milliards mais le processus législatif n’est pas arrivé à son terme et le Président peut toujours refuser d’approuver l’augmentation.

A première vue les chiffres ne semblent pas catastrophiques. Cependant, plusieurs éclairages montrent que cette « première vue » est trompeuse.

En dollars constants, les années Obama ont vu le budget décroître jusqu’à des niveaux jamais atteints depuis 1988. Et surtout, il est descendu à « presque rien » en pourcentage des dépenses fédérales (0,50%, comme en 1960, deux ans après la création de la NASA). Pendant le programme Apollo, qui a permis aux Américains d’aller sur la Lune, l’effort avait été relativement important puisqu’il était monté à 4,5% des dépenses fédérales en 1966 avant de redescendre à 1% en 1975 à la fin du programme. On était encore à ce niveau en 1992 mais, depuis, la baisse est constante et, de ce fait, la situation est aujourd’hui alarmante. Même constatation par rapport au PIB (« GDP »). On est passé de 0,8% en 1966 à 0,2% en 1975 et, après une quasi stabilisation jusqu’en 1992, on a entrepris une longue et lente descente, jusqu’à 0,1% aujourd’hui.

Dans le détail on voit encore que la présidence Obama a privilégié l’espace dans le sens « environnement-terrestre » par rapport à l’espace dans le sens « mondes-à-explorer ». Ce qui a intéressé le Président ce sont les « Sciences de la Terre ». Le directeur du « Bureau Sciences & Technologies » de la Maison Blanche, John Holdren, est d’ailleurs l’ancien patron du « Wood Hole Research Center », un écologiste de stricte obédience, partisan de la croissance zéro, qui n’avait (et n’a toujours) aucun intérêt pour l’« espace-mondes-à-explorer ». Quand Barack Obama a commencé sa présidence il a d’abord mis fin au programme Constellation par lequel son prédécesseur, Georges W. Bush, après l’épisode calamiteux de la Station Spatiale Internationale, avait voulu reprendre l’exploration habitée au-delà des Ceintures de van Allen, en commençant par la Lune et en projetant ensuite d’aller vers Mars. Il n’a pas pu arrêter totalement les « outils » en développement pour atteindre ce but, le lanceur lourd (« Ares V » devenu « SLS » car peut-être trop « martien ») et la capsule habitable Orion ; cela aurait posé des problèmes sociaux graves dans les Etats fédérés qui vivent du secteur spatial. Mais il en a freiné et continue à vouloir en freiner le financement (1,31 milliards demandés pour le SLS en 2017 contre 2 milliards en 2016 et 1,12 milliards demandés pour Orion en 2017 contre 1,27 milliards en 2016). En même temps il propose d’augmenter le budget pour les Sciences de la Terre de 116 millions, ce qui le ferait passer à 2 milliards en 2017.

En cette période pré-électoral aux Etats-Unis et en tant que citoyens du monde, il nous faut espérer que le prochain Président change à nouveau de politique spatiale et fixe à la NASA une vraie destination comme objectif des vols habités. Comme exposé dans de nombreux billets de ce blog, cette destination ne peut être que Mars ce qui implique qu’il faut maintenant abandonner l’orbite basse terrestre où la Station Spatiale Internationale (ISS) continue à tourner, sans intérêt pour (presque) personne. Pourtant en 2017 l’administration Obama veut dépenser encore autant d’argent pour cet objet du passé que pour SLS et Orion. On voit bien avec ces chiffres de budget que les Etats-Unis n’auraient aucun problème à doubler leurs dépenses pour la NASA. Le doublement ne serait d’ailleurs pas nécessaire. Un programme d’exploration de Mars par vols habités et d’implantation d’une base permanente sur ce Nouveau Monde, pourrait ne coûter « que » quelques 150 milliards étalés sur une dizaine de saisons de vols, soit 22 ans compte tenu d’une fenêtre de lancement vers Mars tous les 26 mois. Une telle somme sur cette durée, reviendrait à 6,8 milliards par an (en moyenne évidemment), soit, si on compte que pour l’année la pire de l’histoire (2017) la NASA affecte déjà 2,5 milliards à ce projet (en réalité SLS + Orion), une augmentation de pas même 4,5 milliards au total, soit 23,5%. Un tel pourcentage est important en absolu mais beaucoup moins si on considère le budget total de la NASA relativement aux dépenses totales de l’Etat fédéral américain. En supposant que la NASA continue à effectuer les mêmes dépenses que celles prévues aujourd’hui pour les autres missions et projets (notamment l’achèvement du télescope JWST, remplaçant de Hubble, et une mission vers les lunes de Jupiter), ce budget de l’exploration de Mars par vols habités pourrait atteindre 24 milliards (en dollars constants) soit 0,14 % du GDP (17000 milliards), seulement 0,6% des dépenses fédérales. Comparé à un peu moins de 0,5% aujourd’hui, personne ne peut dire que ce serait déraisonnable.

Par ailleurs, comme déjà dit dans d’autres billets de ce blog, l’Etat américain peut très bien organiser des partenariats public / privé avec des entrepreneurs américains (Elon Musk, Larry Page, etc…) qui seraient sûrement partants pour l’aventure, ce qui permettrait de réduire l’importance des dépenses publiques. Les partenariats avec d’autres pays seraient peut-être également possibles mais il ne faut pas trop y compter. L’Europe spatiale et l’ESA ne sont pas encore (ou « toujours pas ») intéressées par les missions habités sur Mars (le nouveau directeur de l’ESA est un partisan du village lunaire) et leurs moyens financiers sont limités (dernier budget ESA 5,25 milliards d’euros en 2016 dont 325 millions seulement pour les vols habités). L’Inde et la Chine sont encore trop en retard et l’intérêt du Japon pour les vols habités reste strictement limité à la Station Spatiale.

Le départ de Barrack Obama permet donc d’espérer à nouveau. Le futur Président ne peut pas rester aussi sourd que le Président actuel à la demande de tant de ses compatriotes et d’autres Terriens pour une entreprise spatiale qui en vaille la peine.

Considérations économiques (1/5); suite la semaine prochaine!

Image à la Une: Budget de la NASA en pourcentage du budget fédéral. Source des données: historical budget tables of the Office of Management & Budget (« OMB ») of the White House. La tendance à la baisse montrée sur ce graphe jusqu’en 2014, a continué et devrait se confirmer en 2017.  La courbe est la même si on compare le Budget de la NASA au PIB (« GDP ») des Etats-Unis (voir ci-dessous, meme source). Cela montre bien que, contrairement aux idées reçues, les dépenses des Etats-Unis pour leur politique spatiale sont très faibles par rapport à leurs capacités financières.

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Blog_41Vue_d'islande

Mars notre Nouvelle Frontière

A Noé Dieu dit : « De tout ce qui vit, de toute créature, tu feras entrer dans l’Arche deux membres de chaque espèce pour leur conserver la vie avec toi. »

Mais qu’emporteront donc les nouveaux Noé avec eux pour mettre à l’abri dans le « Svalbard Global Seed Vault » martien (voir billets précédents) ? Ce seront des hommes organisés, conscients des besoins auxquels ils devront répondre, de ce dont ils disposeront et des contraintes environnementales qui s’imposeront à eux. Ils auront donc des principes sûrs qui guideront leurs choix et leurs actions, d’autant qu’il est probable que Dieu ne leur donnera cette fois ci aucune consigne.

Leur premier principe sera de prendre tout ce qu’ils estimeront nécessaire au redémarrage de l’humanité après la destruction, supposée, de la vie sur Terre. Leur second principe sera d’emporter non seulement ce qui permettra de nourrir les corps mais aussi les esprits. Or la culture aujourd’hui ne se limite pas à ce qu’elle était il y a plus de 4000 ans (selon la tradition biblique) ; il faudra prendre avec soi les enregistrements de toutes les cultures passées et présentes, toutes les images, tous les sons et toutes les formes, la représentation de toute la beauté créée et tout le savoir accumulé depuis l’aube des temps, en particulier celui construit depuis la Renaissance, au long des siècles de réflexion et de recherche scientifiques qui en sont issues. Leur troisième principe sera de prioriser les manuels permettant de comprendre et d’utiliser les technologies mères, celles qui permettront de fabriquer les équipements nécessaires à la production d’énergie et à la fabrication des autres équipements. Leur quatrième principe sera de choisir les supports permettant de transporter le maximum d’informations dans le minimum de volume et de poids. Leur cinquième principe sera de choisir les supports ayant la plus grande fiabilité et la plus grande longévité (ou présentant le plus de facilité à être reproduits). Le sixième principe sera de choisir ces mêmes supports en ayant à l’esprit que leur utilisation devra être la plus aisée possible. Enfin leur septième et dernier principe sera de maintenir leur dépôt dans le meilleur état de conservation possible et à la pointe du progrès de telle sorte qu’il n’y ait aucune perte en cas d’interruption de la production et de la réflexion sur Terre.

Ce sera donc bien une Global Seed Vault au sens stricte mais aussi une encyclopédie, un musée, en bref le trésor de l’humanité (ou « the gist of it » comme on dirait en Anglais). A part les graines et les embryons d’êtres vivants, ce sera un univers virtuel. On peut penser que sa gestion sera complexe et nécessitera une équipe d’administrateurs, de chercheurs et de techniciens. Ces personnes hautement qualifiées seront une population qui justifiera, dès le début, le maintien d’une base permanente sur Mars.

Ces hommes seront des conservateurs ou des gardiens mais ils seront aussi potentiellement les ensemenceurs de la Nouvelle Terre que deviendra Mars à partir du moment où l’Arche sera constituée sur son sol. Leur présence sur Mars ne pourra être que le noyau « technique » de la nouvelle branche de l’humanité mais construire cette « cache » et y stocker ces graines n’aurait aucun sens si on ne développait pas à côté, sur le sol martien, une population qui les utiliseraient pour se développer elle-même et acquérir un jour, le plus tôt possible, son autonomie par rapport à la Terre.

En réalité, dans un deuxième temps, aussi proche que possible d’aujourd’hui dans l’intérêt de la survie de l’humanité, ce sera Mars toute entière qui devra devenir une Global Seed Vault avec des hommes suffisamment nombreux et « armés » technologiquement mais aussi culturellement, pour être collectivement la graine d’une humanité nouvelle. Après l’époque des premiers gardiens, viendra celle des aventuriers, des hommes d’affaires, des rêveurs et des poètes. Mars sera alors notre « Nouvelle Amérique » dans le sens de « Nouvelle Frontière », un espace vierge immense porteur des espoirs de renouveau et des possibilités les plus extraordinaires à qui voudra « entreprendre ».

Ce programme peut paraître fou à ceux qui ne considèrent que l’horizon terrestre et qui se croient bien à l’abri de « tout » sur notre petit point bleu perdu dans l’univers mais la Nature nous a donné Mars comme bouée de sauvetage « au cas où », et ce serait folie de l’ignorer si nous avons les moyens technologiques de la saisir comme opportunité de redéploiement, d’expansion et source de nouvelles richesses.

Mars comme seconde Arche de Noé (3/3).

Image à la Une: credit Greg Whitton, photo d’un paysage d’Islande. Voir son site: www.gregwhitton.com NB: bien sûr, sur Mars le ciel est moins chargé de nuages mais le relief peut y être assez semblable. Il n’y a pas encore de végétation mais la première génération de couverture végétale, lichens, mousses et herbes rases, pourrait donner le même effet visuel.

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La Seconde Arche de Noé

Entre 76 et 81° de latitude Nord, bien au-delà du Cercle Polaire de la Terre, s’étend l’archipel du Svalbard (anciennement Spitzberg) dépendance de la Norvège. Dans une ancienne mine de charbon aménagée, légèrement en hauteur au-dessus de la « capitale » Longyearbyen, l’humanité défiante ou simplement prudente, constitue depuis février 2008 une banque écologique, le Svalbard Global Seed Vault (« SGSV »). Il s’agit de mettre à l’abri d’une catastrophe ou d’une lente disparition, les graines vivrières du monde entier, dans un endroit à température stable, frais, sec et vaste (1500 m3 de stockage). Ce SGSV a été financé par le gouvernement norvégien et son fonctionnement (identification des graines, stockage, diffusion éventuelle) est assuré par le Global Crop Diversity Trust (« GCDT ») assisté par la Nordic Gene Bank (« Nordgen »), une coopération des Etats Scandinaves. Les membres du GCDT sont divers Etats, dont la Suisse, et personnes morales ou physiques, dont la Fondation Rockfeller, la Fondation Bill-et-Melinda-Gates, la Fondation Syngenta.

Tout ceci est très bien car raisonnable et utile, compte tenu des dangers qui menacent d’étiolement ou de disparition brutale notre fragile vie terrestre. Cependant on pourrait et on devrait faire mieux au cas où la banque écologique terrestre serait-elle-même en péril parce que l’ensemble de la Terre le serait. L’alternative qui se présente à nous aujourd’hui, c’est de l’établir en dehors de la Terre.

A première vue le meilleur lieu d’implantation pourrait être la Lune. Elle n’est relativement pas trop loin, accessible toute l’année. On pourrait y trouver une grotte et l’aménager comme au Svalbard la mine de charbon du CGSV et on pourrait y stocker nos graines (vivrières et autres !). La probabilité d’une catastrophe survenant sur Terre ayant une incidence sur la Lune est a priori limitée. Cependant la solution ne me semble pas tout à fait satisfaisante.

Le choix de Mars me semble préférable parce qu’il offre plus qu’un « Svalbard 2 ». En effet, on ne peut sérieusement envisager que la Lune devienne une alternative à la Terre en tant que support d’une nouvelle branche de l’espèce humaine, ce qui n’est pas le cas de Mars. Il serait beaucoup moins difficile pour l’homme d’y vivre que sur la Lune et progressivement d’y développer une industrie lui permettant d’acquérir une autonomie locale. Sur Mars, la gravité est plus proche de celle de la Terre (et ce n’est pas rien pour notre organisme) ; les radiations sont un peu filtrées par l’atmosphère qui permet de s’en protéger moins difficilement ; on peut y trouver de l’eau au contraire de la Lune où la glace est extrêmement rare ; le cycle circadien de 24h38 est tout proche du nôtre en contraste avec celui de la Lune ou les jours (et les nuits !) de 14 jours terrestres posent de gros problèmes ; les minéraux travaillés par l’eau pendant des centaines de millions d’années, sont beaucoup plus variés. La Lune pourrait certes nous servir de « conservatoire » mais à quoi servirait ce conservatoire si la Terre était détruite ? Il n’en est pas de même pour Mars qui présente le potentiel d’un Svalbard qu’on pourrait qualifier de « total » puisqu’il permettrait non seulement la conservation mais aussi le redéploiement de la vie.

Un seul problème, la durée du voyage (de l’ordre de 6 mois) entre les deux planètes. Elle constitue certes une période de quarantaine de fait qui limiterait fortement la diffusion des maladies de l’une à l’autre. Cependant elle implique une exposition aux radiations galactiques et solaires pendant un temps beaucoup plus long que pour aller sur la Lune (seulement quelques jours). Il faudra donc prévoir une protection anti-radiations particulièrement importante pendant le transport. De l’hydrogène liquide qui pourrait ensuite être utilisé sur Mars dans l’industrie locale pourrait faire l’affaire. Il y aurait des pertes mais ce serait possible et utile.

Mars est donc la solution, c’est l’arche de Noé que nous offre notre époque et nous permet notre degré de développement. Mais attention ! Pour nous aujourd’hui comme pour Noé jadis, « la mer monte » ! De multiples objectifs sociaux considérés comme prioritaires nous divertissent de l’objectif jugé futile par beaucoup, de nous installer sur une autre planète. Nous risquons très vite d’être englués dans des problèmes très durs de détérioration écologique, de pénuries d’eau potable, de diffusion rapide, globalisée, de virus nouveau et agressifs, de guerres. Par ailleurs acquérir une autonomie sur une autre planète suppose y créer une infrastructure avec un minimum de capital tangible et de population (coût et difficulté des transports en masse et en volume). Ce ne sera pas facile et ce sera long. On est un peu entre les deux lames d’un ciseau qui se ferme. Tout est encore possible mais il ne faut pas croire que nous ayons le temps. La fenêtre de notre évasion dans l’espace peut très bien se refermer avant que nous en ayons profité. Et nous pourrions connaître le sort d’autres civilisations semblables à la nôtre qui ont pu, ailleurs dans l’univers, se développer et mourir dans l’incubateur qui leur avait permis de naître. Sans attendre, donnons-nous cette seconde chance !

Mars comme seconde Arche de Noé (2/3). Suite la semaine prochaine. 

Lien, visite du SGSV :

https://www.croptrust.org/what-we-do/svalbard-global-seed-vault/interactive-visit/

Image à la Une : entrée du SGSV, crédit Neil Palmer, CIAT

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Nous sommes uniques et vulnérables

Toute la philosophie du regretté Carl Sagan (mort en 1996, il y a vingt ans) dérivait de sa prise de conscience que la Terre n’était qu’un « pale blue dot » perdu dans l’immensité de l’univers. Il est en effet merveilleux et effrayant de penser que tout notre passé et tout notre présent, toutes les richesses intellectuelles, technologiques, artistiques, affectives que nous avons élaborées et accumulées au cours des millénaires de notre histoire se trouvent concentrés là, sur ce petit point bleu extraordinairement vulnérable.

Nous avons tous conscience de cette vulnérabilité. On sait depuis des siècles combien peuvent être dévastatrices les épidémies. Nous luttons depuis l’aube des temps contre les bactéries et les virus. Et ce danger s’est aggravé avec la facilité de circulation de leurs vecteurs, les personnes, les animaux et les objets, à la surface de la Terre. On sait depuis un peu moins longtemps combien l’action « normale » de l’Homme peut être destructrice des autres formes de vie, en constatant la quantité énorme d’espèces animales qui ont disparu de par son expansion progressive à la surface de la même planète. On sait depuis quelques dizaines d’années que nous sommes tous exposés à la décision d’un fou (ou de plusieurs !) d’utiliser l’arme nucléaire ou quelque arme bactériologique que nous ne pourrions collectivement contrôler. Tout cela va être aggravé par la progression exponentielle du nombre d’habitants de la Terre. On sait enfin depuis le même ordre de temps que le système solaire est entouré de plusieurs nuages de myriades de roches glacées de tailles variées qui, déstabilisées pour une raison ou pour une autre, peuvent descendre en spirale vers le soleil et éventuellement nous impacter, sans compter les quelques astres décrochés depuis fort longtemps et qui se baladent dans notre environnement spatial. Bref, ce n’est pas rassurant et nous avons raison d’avoir peur !

Ce qui aggrave notre vulnérabilité c’est que nous pouvons penser que nous sommes les seuls êtres conscients, au moins dans notre « coin » de l’Univers, les seuls porteurs d’une « civilisation », au moins d’une civilisation développée capable d’observer intelligemment sa propre voûte étoilée et de communiquer en utilisant le moyen des ondes électromagnétiques que nous offre notre mère Nature. Jusqu’à présent la recherche SETI n’a rien donné. Nous n’avons capté aucun signal exprimant une intelligence depuis son lancement en 1984. Peut-être d’autres êtres avec lesquels nous aurions pu communiquer ont-ils disparu, détruits par maladie, par accident ou par volonté perverse comme nous risquons de l’être ; peut-être d’autres se trouvent à un stade de développement technologique trop faible pour être perceptible, peut-être existent-ils déjà et sont-ils nos contemporains mais qu’ils sont trop éloignés de nous pour que nous sachions qu’ils existent et réciproquement. Rappelons-nous que nos propres émissions radio ne remontent qu’à un peu plus d’un siècle et qu’est-ce qu’un siècle au regard de l’Immensité, si l’on considère que notre propre galaxie, l’une parmi au moins une centaine de milliards, a un diamètre que la lumière parcourt en quelques 100.000 années ! Sur une ellipse de 100 km de diamètre la représentant, ces cent années ne nous permettraient de recevoir de messages datant de moins d’un siècle, que d’une sphère nous entourant de 100 mètres de rayon.

Par ailleurs, si l’on considère l’histoire de la Vie, il ne serait pas impossible que nous soyons vraiment seuls car plus la compréhension de notre environnement spatial avance, plus nous réalisons que la succession d’évènements qui ont conduit jusqu’à l’Homme d’aujourd’hui, sont tout à fait improbables et irrépétibles, aussi bien au niveau planétologique qu’aux niveaux biochimique ou biologique. Au début de l’histoire du système solaire, Jupiter aurait pu absorber la matière dont nous sommes sortis. La tectonique des plaques aurait pu ne jamais s’amorcer, les premières molécules auraient pu rester un phénomène non autoreproductible, les dinosaures auraient pu continuer à dominer le monde. Enfin si Prométhée n’avait pas volé le feu aux Dieux, l’aurions-nous découvert ?

Il est donc bien possible que nous soyons les seuls êtres conscients et technologiques aujourd’hui existants et si nous ne sommes pas seuls, nous sommes uniques, nous mêmes et les êtres vivants qui nous entourent. Il n’y a eu qu’un Vivaldi et qu’une espèce d’arbres fruitiers qui produit des cerises. Il n’y a eu qu’un Claude Gellée dit Le Lorrain et que nos céréales pour onduler dans les champs sous la brise (vous avez évidemment votre propre choix quant à ce qu’il convient de chérir particulièrement parmi les innombrables richesses produites jusqu’à ce jour par la Terre).

Nous devons donc faire « quelque chose » pour « préserver » et « continuer ». Nous sommes responsables vis-à-vis de l’univers qui nous a enfantés, des générations passées d’hommes qui nous ont transmis leurs savoirs et leurs richesses, et vis-à-vis de nos descendants tout aussi exposés que nous-mêmes si nous n’agissons pas alors que nous pouvons le faire. La réponse que vous attendez à ce « que faire » et que bien sûr vous anticipez, c’est essaimer hors de notre planète mère et sauvegarder en dehors de ce pâle petit point bleu où « Tout » est né, tout ce que nous voulons et pouvons préserver. Ceci n’exclut bien entendu pas que nous soyons de prudents gestionnaires de notre « petit » trésor ici bas mais l’histoire montre que si nous sommes des êtres doués de raison nous n’en sommes pas pour autant des gens raisonnables. Et puis, même si nous l’étions, la Nature pourrait, évidemment indifférente à ce trésor, nous réserver un châtiment incompréhensible certes mais tout à fait définitif.

Mars comme Arche de Noé (1/3). Suite la semaine prochaine.

Liens :

http://www.seti.org/

http://www.carlsagan.com/

Image à la Une : La Voie Lactée au dessus de Monument Valley. NASA’s Astronomy Picture Of the Day, 1er Novembre 2015. Crédit NASA.

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Alimentation équilibrée mais frugale et peu variée

L’homme n’étant ni un pur esprit ni un robot, devra se nourrir d’autres choses que de programmes informatiques et d’un peu d’huile pendant les missions habitées dans l’espace profond.

Un séjour dans l’ISS ou une mission sur la Lune ne posent pas de problème puisque les voyages sont possibles à toutes dates de l’année et ne durent que quelques jours. Il n’en sera pas de même dans le cadre d’une mission sur Mars puisque les lancements de vaisseaux spatiaux ne seront possibles que tous les 26 mois en raison de la configuration des planètes. Il faudra donc prendre avec soi tout ce dont on aura besoin pour s’alimenter pendant 30 mois (aller+séjour+retour !) et, dans la perspective d’un établissement permanent sur Mars, entreprendre dès que possible, des cultures et de l’élevage sur Mars. La problématique est donc double et dans les deux cas, elle est soumise à des contraintes de volume, de diversité et de masse.

Pendant le voyage, les contraintes de volume et de masse sont claires. Le vaisseau que l’on peut concevoir aujourd’hui (type SLS 130 tonnes en orbite basse terrestre, de la NASA) ne pourra emporter qu’une masse « utile » d’une vingtaine de tonnes (déposables sur Mars), et le module pressurisé et climatisé ne pourra pas dépasser les dimensions d’un cylindre d’une centaine de m3 (au retour un module Bigelow B330 de 330 m3 serait possible mais « cela n’arrange pas nos affaires ») . On emportera donc, outre de l’eau potable (recyclable) des aliments en grande partie lyophilisés, en partie hydratés mais pasteurisés, sous vide. On pourra les conserver au froid. Contrairement aux vaisseaux du XVème siècle qui affrontaient l’Océan, il n’y aura pas d’animaux vivants, du moins au début. Les problèmes vétérinaires rendraient les risques sanitaires trop importants pour les humains. Il n’y aura pas non plus les traditionnelles bouteilles de rhum qui sont allègrement vidées dans les films « de l’époque ».

Pendant le séjour sur Mars, dans le cadre d’une mission de « courte » durée (18 mois en surface) les contraintes seront quasiment les mêmes et l’équipage vivra sur les provisions emportées de la Terre. Il sera possible cependant d’y ajouter de l’eau martienne (glace fondue ou eau résultant du traitement du gaz carbonique de l’atmosphère avec de l’hydrogène) et les quelques produits végétaux obtenus d’une culture sous serre menée à titre expérimental. On peut prévoir à cet effet de lancer, avant la mission habitée et sur le site choisi pour celle-ci, la construction de coques de régolite en impression 3D qui seront isolées, pressurisées, chauffées et équipées d’un système hydroponique par l’équipage lors de son arrivée.

Lors des missions ultérieures et pour les séjours plus longs ayant pour objectif la création d’établissements permanents, il faudra bien entendu se lancer dans la production locale d’aliments la plus abondante et la plus diversifiée possible. Il faudra construire des serres pour les végétaux, des bacs pour l’élevage de poissons (tilapia) et des enclos pour l’élevage de petits animaux (gallinacées, lapins). Ce sera « lourd ». On estime que, rien que pour les végétaux, il faudra, par personne, 12 à 15 mètres d’un tube de 6 mètres de diamètre utilisé sur plusieurs niveaux (bacs de culture). Ce sont évidemment les petits animaux qui poseront le plus de problèmes puisqu’il faudra les emporter vivants depuis la Terre et les maintenir en bonnes conditions de survie pendant les 6 mois du voyage en recyclant leurs rejets métaboliques et en évitant bien entendu le développement de pathologies éventuellement transmissibles à l’homme.

D’une manière générale on peut penser que les astronautes pourront difficilement jouir d’une grande variété d’aliments pendant la période des premières missions habitées. Il faudra veiller avant le départ à prévoir la meilleure diversification à l’intérieur des contraintes posés par la durée du voyage (et donc les possibilités de conservation), le volume et la masse des produits. Les critères seront plus les qualités nutritionnelles que les qualités organoleptiques bien que ces dernières ne puissent être ignorées et elles devront prendre en compte les différences culturelles des membres de l’équipage car les Européens auraient sans doute du mal à ingérer du peanut butter à tous leurs petits déjeuners. En fonction des limitations, il faudra autant que possible, prévoir des compléments alimentaires (vitamine D notamment !) pour éviter les carences.

Sur le long terme, on pourra prévoir la constitution d’une banque de semences…mais cela est une autre histoire (et un prochain billet).

Image à la Une : Culture par hydroponie dans un module spatial, Concept artistique, crédit NASA.

 

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Mars, le monde le moins hostile à l’homme, après la Terre

Une fois arrivés sur Mars, les astronautes seront relativement à l’abri des rigueurs de l’Espace puisque leur exposition aux radiations sera considérablement atténuée (voir billets précédents). De ce point de vue, pendant une mission de durée « normale » (18 mois en surface), ils devront surtout veiller à se protéger des Solar Particle Events (« SPE »). Pour ce faire, ils devront être attentifs aux alertes envoyées à la vitesse de la lumière par des robots d’observation situés en orbite du soleil dans la région de Mercure ou, simplement (préavis plus court), depuis la Terre. Rappelons que les particules énergétiques solaires (« Solar energetic Particles », « SeP ») constitutives de ces SPE voyagent à des vitesses élevées mais nettement inférieures à celle de la lumière puisqu’elles ont une masse et que les photons n’en ont quasiment pas. Les astronautes auront donc le temps (plusieurs heures, un jour) pour prendre leurs dispositions afin de se protéger davantage (c’est-à-dire ne pas rester en scaphandre à l’extérieur de leur habitat ou d’un endroit bénéficiant d’un écran suffisant).

Cependant leur séjour sur Mars les exposera aussi à quelques autres risques spécifiques, notamment ceux des sels de perchlorates et de la poussière.

Les perchlorates, sels dont le radical est constitué de chlore et d’oxygène (ClO4), sont goitrogènes et toxiques pour la glande thyroïde. Ils sont abondants en surface (d’après les études effectués sur les différents sites d’atterrissage de sondes et de laboratoire mobiles) à des concentrations allant de 0,5 à 1%. Ils pourraient provenir d’éléments du sol contenant du chlore, oxydés par de l’oxygène provenant de silicates, sous l’effet de la lumière (ou des UV) en présence de certains métaux (photocatalyse). Toujours est-il qu’il faudra s’en protéger, c’est-à-dire éviter d’en faire rentrer dans les habitats. Des sondes dans les sas devront tester l’air après chaque opération d’entrée ou de sortie. Ces sas devront être équipés d’aspirateurs puissants et de compacteurs de poussière. Il faudra aussi éviter de pénétrer en scaphandre dans les rovers pressurisés. Il sera souhaitable de laisser son scaphandre à l’extérieur, collé à la coque des véhicules ; on pourra y accéder par une ouverture dorsale en liaison avec l’intérieur du véhicule. Sur le plan anecdotique, il est impensable de cultiver des pommes de terre dans un sol martien non traité comme le fait le héros du film « Seul sur Mars ». Les cultures se feront, du moins au début, hors sol, en utilisant le procédé d’hydroponie.

La poussière est omniprésente sur Mars. Elle résulte des impacts de météorites et d’une érosion (eau, vent surtout), active sur des milliards d’années, et de l’aridité. La sécheresse fait ressembler les endroits les plus humides aux endroits les plus secs du désert d’Atacama (10% d’humidité dans le sol, au mieux, dans le cratère Gale). L’atmosphère est certes relativement humide (jusqu’à 60% d’humidité relative relevée par l’instrument dédié de Curiosity dans le cratère Gale) mais la densité de l’atmosphère étant très faible (pression de 0,006 bar), les quantités d’eau en valeur absolue sont faibles. Le résultat c’est que l’humidité n’est plus suffisante depuis au moins des dizaines de millions d’années pour agglomérer la poussière et que le vent la transporte tout autour de la planète (tempêtes pouvant durer des mois). Ceci a trois conséquences, les grains de poussière très fins (de l’ordre du micron et moins !) sont abondants, l’électricité statique est très forte et les particules ont tendance à « coller ». Il y a « de tout » dans la poussière puisque elle est mélangée en permanence par le vent sur toute la surface de la planète, et en particulier ces sels de perchlorates mentionnés plus haut. La petite taille des grains impose un filtrage serré car il faudra éviter que les astronautes les respirent (silicose outre leur toxicité). Les combinaisons devront être traitées par des produits antistatiques…et les astronautes devront éviter de se « rouler dans la poussière » ou encore de se faire envelopper par les « dust-devils », tourbillons de vent fréquents en surface de Mars. On peut ici noter un avantage de Mars par rapport à la Lune : le vent a permis un certain émoussement des particules qui sont ainsi moins agressives si on les respire.

Quels seront les autres risques pour un astronaute ?

Ils auront tendance à développer des pathologies liées au port fréquent du scaphandre. Cette protection est évidemment essentielle pour toute sortie en surface et de tels vêtements même s’ils sont soigneusement nettoyés après chaque utilisation, seront humides à l’intérieur et donc sujet à moisissure et prolifération bactérienne. Par ailleurs ils pourraient occasionner des irritations cutanées du fait de frottements continus.

Un dernier type de risque peut être envisagé mais semble devoir être écarté, celui d’un excès de deutérium. Mars a perdu à plusieurs reprises son atmosphère dans l’espace car sa masse, là où elle est située dans le système solaire, ne peut retenir durablement plus d’éléments légers que ceux qu’elle retient aujourd’hui. Une des conséquences, c’est que les éléments les plus légers sont dans un rapport moins élevé que sur Terre par rapport aux plus lourds. Notamment le ratio des molécules d’eau (glace) contenant du deuterium au lieu d’hydrogène (« HDO » soit 2H20) donc « eau alourdie » sinon « eau lourde », y est nettement plus élevé. Il est d’environ 5 fois la moyenne de l’eau océanique terrestre, « SMOW », en surface, et de 1 à 2 fois dans le sous-sol immédiat (héritage probable d’un océan global dans l’hémisphère Nord de la planète). L’eau est toujours de l’eau mais quel effet ce ratio d’eau « lourde » aurait-il sur l’organisme humain qui le consommerait sur une longue période? Des médecins m’ont répondu qu’il ne devrait pas être négatif.

Il reste une autre interrogation mais elle est peut-être mineure, il s’agit des conséquences des 0,38g de gravité martienne sur l’organisme humain. Il y a bien gravité sur Mars, ce qui est bien préférable à l’apesanteur mais cette force est-elle suffisante pour un organisme habitué à une gravité plus forte ? Il faudra un certain temps (plusieurs missions avec retour sur Terre) pour le savoir.

En conclusion on peut penser qu’il n’y aura pas de problème pour les premières missions habitées mais qu’une installation permanente requerra une préparation d’un autre niveau (ce qui condamne ipso facto les projets tels que Mars One qui envisagent des vols sans retour).

Lien :

Pour l’eau martienne : http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2009JE003437/epdf

 Image à la Une : extrait de la bande annonce du film Seul sur Mars, réalisation Ridley Scott, production Kinberg Genre et Scott Free Productions.