Espoir

Ce 5 mai 2021, au dessus de la base de Boca Chica au Texas (appelée “Starbase” par SpaceX), Le Starship SN15 de SpaceX a testé avec succès un vol à 10 km d’altitude. Il a manœuvré en l’air selon les commandes données, il a éteint l’un après l’autre ses trois moteurs, il a transféré ses carburant/comburant pour la descente du réservoir de stockage au réservoir actif, il a rallumé ses moteurs et, à l’issu d’une descente contrôlée, il s’est reposé en douceur au sol, sans exploser.

“SN” signifie Serial Number. La stratégie de SpaceX est de tester puis corriger. Les soi-disant “échecs” sont faits pour apprendre, ce que beaucoup d’observateurs n’ont toujours pas compris.

Ce succès est un camouflet à tous les sceptiques qui ne croyaient pas que ce vol soit possible. Il survient le jour du 60ème anniversaire du premier “saut de puce” d’un Américain, Alan Shepard, dans l’espace.

SpaceX est conforté comme leader mondial de l’industrie spatiale et se montre digne de la confiance que lui a accordé récemment le gouvernement américain en lui attribuant le contrat pour atterrir sur la Lune avec ce Starship dans le cadre du programme Artemis.

Vous verrez, il y aura d’autres succès et un jour des hommes voleront dans ce vaisseau et ils iront sur Mars.

Congratulations SpaceX! Congratulations Elon!

Illustration de titre: Le SN15 de retour sur sa base de lancement de Starbase. Capture d’écran SpaceX.

lien vers la vidéo du vol (sur YouTube): https://www.spacex.com/vehicles/starship/

NB: le décollage intervient après 6:23 minutes de compte.

 

La combinaison spatiale vue comme un vaisseau individuel et personnel

La combinaison spatiale est un équipement vital pour les hommes qui envisagent d’évoluer dans l’espace ou à la surface accessible d’autres astres. La NASA la considère comme un vaisseau spatial individuel équipé d’un système de support vie (« PLSS » pour « Personal Life Support System »). Elle a beaucoup évolué depuis la première sortie dans l’espace d’Alexeï Leonov, le 18 mars 1965 ou les missions Apollo (1969 à 1972), tout au long des séjours dans la Navette (« Shuttle ») puis dans l’ISS. Comme tout équipement conçu pour faciliter la vie de l’homme en milieu hostile, elle devient de plus en plus sure et confortable (ou de moins en moins inconfortable). Lorsque l’homme sera sur Mars pour explorer et a fortiori pour y vivre, la combinaison sera certainement devenue facile et agréable à porter, comme aujourd’hui la combinaison souple et légère en néoprène des plongeurs, par rapport au lourd scaphandre de la première plongée conçue et réalisée par l’ingénieur allemand Auguste Siebe en 1819. Dans cette perspective, deux voies sont ouvertes, celle de la combinaison pressurisée (type xEMU en développement chez la NASA) et celle de la combinaison à contre-pression mécanique (type BioSuit en cours d’étude au MIT).

Mais avant de les regarder de plus près, voyons d’abord à quels besoins elles doivent répondre. Ils sont multiples. Elles doivent protéger l’homme contre les différences de pression, contre les différences de température, contre les radiations, contre les accrocs ou les perforations. Elles doivent permettre la respiration, permettre la visibilité, permettre la mobilité et l’action, permettre l’hydratation, permettre l’hygiène (y compris contrer les mauvaises odeurs) et permettre la communication. Bien entendu ces besoins sont à ajuster en fonction de l’environnement spatiale ou planétaire. Par exemple l’évacuation de la chaleur ne pourra se faire de la même manière sur la Lune et sur Mars où il y a une certaine atmosphère et une température diurne beaucoup plus « fraiche ».

Considérons d’abord la combinaison-pressurisée.

En fonction des besoins et de la partie concernée du corps, on distingue différents segments, le casque, le torse, le pantalon (de la ceinture aux pieds), les bottes et les gants, et les articulations entre ces segments. A l’ensemble il faut ajouter les annexes indispensables (portées dans un sac à dos) : la provision d’air respirable (oxygène et éventuellement un peu d’azote si l’on veut un peu plus de pression), le système de traitement du gaz carbonique, la réserve d’énergie et les moteurs permettant le conditionnement, la circulation des fluides et le traitement du gaz carbonique, l’eau pour s’hydrater, sans oublier le nécessaire pour maintenir le système hygiéniquement sain et durable et les capteurs informant le « passager » des niveaux de fluides vitaux et des dangers qui pourraient résulter d’un fonctionnement imparfait de son « vaisseau » individuel.

La combinaison pressurisée est une sorte d’enveloppe-coquille souple, hermétiquement close, gonflée d’oxygène (l’option gaz neutre additionnel n’étant pas actuellement retenue), qui permet la respiration (minimum 20,7 kPa d’oxygène mais 24,1 kPa est recommandé) et le maintien, du fait du gonflement (la pressurisation), d’une pression acceptable pour le corps. Les problèmes posés par cette combinaison sont que, gonflée, elle a tendance à se rigidifier (d’où la difficulté à faire jouer les articulations), qu’elle est relativement massive et encombrante et que les accrocs sont très dangereux puisqu’ils peuvent entrainer une dépressurisation.

Si l’on considère la combinaison non plus « géographiquement » mais « géologiquement », c’est à dire en épaisseur, on voit qu’elle est constituée de nombreuses couches (jusqu’à 16), chacune ayant, naturellement une fonction. Elles forment deux « vêtements ». C’est d’abord, à l’intérieur et au contact de la peau, le système de conditionnement. Il a pour fonction le chauffage et le rafraichissement avec circulation de fluides à l’intérieur d’une centaine de mètres de tubes très fins incorporés dans un tissu élastique (élasthanne ou « spandex » chez les Américains) et couvrant tout le corps, avec une multitude d’évents permettant d’évacuer la sueur (l’humidité peut varier de 30 à 70% selon l’activité). C’est ensuite la « peau » extérieure, totalement étanche et blanche pour refléter la chaleur. Celle-ci est très élevée au Soleil dans l’environnement terrestre, 1360 W/m2, moins dans l’environnement martien, entre 490 et 715 W/m2. Mais la chaleur, dans un milieu totalement étanche, provient surtout du corps en fonctionnement interne et en exercice (sur la Lune on a pu exprimer une chaleur allant de 70 à 800W selon l’« EVA » – « Extra Vehicular Activity »). Cette chaleur doit pouvoir être évacuée. La température interne recherchée est de 22°C mais elle peut varier de 18 à 27°C. Entre les deux vêtements une poche-vessie (« bladder ») entoure les segments du torse et du pantalon. Plutôt qu’une seule poche, c’est une succession de poches aplaties reliées entre elles. L’air doit impérativement circuler et vite (vitesse 0,15 à 0,17 m3 par minutes) car le gaz respirable se charge en gaz carbonique par la respiration et doit être impérativement et immédiatement recyclé. Dans les EMU (« Extravehicular Mobility Units ») actuels, l’air propre, provenant de deux sources d’oxygène « embarquées » (« Primary Oxygen Circuit » avec 0,55 kg d’Oxygène et « Secondary Oxygen Pack » avec 1,19 kg d’oxygène), entre par le casque et sort, chargé de CO2 et d’impuretés, par des tubes à la taille et aux chevilles, vers le CCC (Contaminant Control Cartridge) du sac à dos. Le CCC peut retenir le gaz carbonique pendant 8 heures (6 heures à l’époque d’Apollo) ce qui dépend bien sûr de l’intensité de l’activité qu’on peut avoir mais indique assez précisément la durée maximum de l’autonomie de la combinaison. La CCC utilise les produits chimiques mentionnés plus haut. Le système PLSS à l’époque d’Apollo (« A7L ») avait une masse entre 38 et 58 kg. Il fut ensuite amélioré pour la Navette puis pour l’ISS mais il prit encore de la masse (de 91 à 140 kg), ce qui n’avait pas beaucoup d’importance (sauf inertie) en apesanteur.

Où en est-on ? La NASA travaille sur le « xEMU » (« Exploration EMU ») pour le programme Artemis avec en perspective les missions martiennes. Cette combinaison se distinguera d’abord par son « x » de l’EMU actuel c’est-à-dire qu’on la prévoit pour se déplacer non plus en flottant dans l’espace mais sur ses pieds (donc avec de meilleures articulations et de bonnes bottes). Il s’agit ensuite de mettre au point un vêtement et surtout des annexes de plus faible masse*, qu’on puisse mettre et enlever plus facilement, avec un meilleur approvisionnement en eau, une meilleure évacuation de la chaleur et une meilleure gestion des déchets. Cette dernière se faisait jusqu’à présent par la transpiration couplée à un sublimateur (vers l’extérieur). On projette de le remplacer par le « Spacesuit Water Membrane Evaporator » (« SWME ») plus fiable et plus efficace. Le recyclage du CO2 se faisait anciennement avec de l’hydroxyde de lithium (LiOH) et se fait aujourd’hui avec de l’oxyde d’argent (MetOx) selon la formule Ag2O (solide) + CO2 (gaz) → Ag2CO3 (solide). Mais le système est lourd, le recyclage est lent. On a trouvé une solution, le Rapid Cycle Amine, plus rapide et de moindre masse qui fonctionne aussi comme déshumidificateur et purificateur bactériologique. On recherche toujours un recyclage en boucle fermée mais ce sera pour « plus tard », peut-être grâce aux progrès de la recherche MELiSSA. On a aussi bien pris conscience de la poussière (martienne aussi bien que lunaire) et de ses inconvénients/risques. On est prêt à y faire face avec un nouveau revêtement extérieur et des filtres pour éviter que la poussière puisse s’incruster dans le tissu, pénétrer le PLSS ou gripper les jointures. Enfin les progrès technologiques dans les microtechniques et l’électronique permettent une plus grande finesse de la « plomberie », une meilleure redondance pour la sécurité et une meilleure réactivité aux dangers.

*l’idéal, pour Mars, serait d’atteindre une masse de scaphandre + annexes de 100 à 120 kg. Sous une gravité de 0,38g, cette masse péserait 38 à 45 kg qui, s’ajoutant à un poids de quelques 25 à 30 kg, restituerait pour le corps d’un Terrien, une sensation à laquelle il a été habitué. Le problème resterait un centre de gravité un peu trop haut en raison du “backpack” (sac à dos).

Les dernières innovations ont été faites dans les jointures. De nouveaux matériaux et roulements permettent de se pencher, de plier les genoux, de lever les bras ou de les replier sur soi, bien plus qu’auparavant. Les bottes ont maintenant des semelles flexibles (moins fatigantes pour marcher). La partie haute du torse est un gilet rigide. On pourra désormais y entrer par l’arrière ce qui permettra à cette partie d’être plus ajustée au corps. Les gants sont devenus haptiques, c’est-à-dire qu’en plus d’être chauffés avec des résistances ultrafines et souples, ils sont aussi dotés de capteurs qui restituent les sensations du toucher à la main qui se trouve à l’intérieur. Le pantalon, en matériaux nouveaux, sera équipé de plis qui permettront de se courber de pivoter sur ses hanches, de plier les genoux.

Un seul problème n’est pas résolu c’est celui de l’excrétion. Les astronautes continueront à porter des couches. Ils ne les utilisent pas forcément (ils n’aiment pas ça et cela n’étonnera personne !) mais leur capacité d’absorption et de sensation de “sec” ont beaucoup progressé depuis les premières années, ce qui a d’ailleurs bénéficié aux couches commercialisées sur Terre pour les bébés et les vieillards. A noter à ce sujet que si certaines sorties dans l’espace ont duré plus de huit heures, leur durée raisonnable se situe plutôt entre 2 et 4 heures.

Considérons ensuite la combinaison à contre pression mécanique.

Cette combinaison « MCP » (pour « Mechanical Counter Pressure ») est un peu comme les combinaisons de plongée. Elle est au moins aussi ancienne que les combinaisons pressurisées mais n’a pas connu le même engouement de la part des institutions qui pouvaient les faire utiliser par les pilotes fréquentant les hautes altitudes (même si elle l’a été quelques fois), ni ensuite par la NASA. Le MIT avec la Professeure Dava Newman l’a remis sur le devant de la scène avec son « BioSuit » sur lequel elle travaille depuis 2001.

L’intérêt est un encombrement moindre, une masse moindre (6,5 kg + 18 kg pour le système de respiration), un risque moindre de catastrophe en cas de perforation (puisque la pressurisation subsiste si celle-ci survient).

Il s’agit de revêtir une combinaison souple mais étanche que l’on plaque au plus près du corps après l’avoir enfilée (anciennement pour les pilotes d’avion stratosphériques, en gonflant des boudins d’air tout au long du vêtement, maintenant grâce aux tissus élastiques). Le système de conditionnement se situe à l’intérieur de la couche de mousse entre la peau et la couche externe étanche. Les parties du corps qui bougent peu (soigneusement étudiées d’après la morphologie dynamique de l’homme) sont renforcées par des bandes fixes (dites « lignes de non extension ») qui tiennent entre elles des panneaux de tissu plus souple. L’oxygène n’est utilisé que pour la respiration et ne l’est plus pour la pressurisation. Pour donner toutefois davantage de volume au gaz respirable et faciliter le gonflement des poumons malgré un tissu très ajusté, les personnes qui étudient ce BioSuit proposent une vessie plate pectorale reliée avec le casque qui permet une inspiration plus large d’oxygène à chaque fois que l’on en a besoin. Le problème est la jonction entre le casque et la combinaison enveloppant le corps. Elle doit évidemment être hermétique. Une sorte de collier fixe est recommandée par Jeremy P. Stroming dans son étude. Pour l’isolation thermique les tests ont montré, dans cette même étude, qu’une couche d’aérogel sous la couche externe de la combinaison était nécessaire car les pertes de chaleur sont importantes (contrairement à ce qui se passe dans les combinaisons préssurisées).

Le casque et les gants sont communs aux deux systèmes (sauf aux jointures). Le besoin pour l’homme de se toucher le visage avec sa main est bien connu. On satisfait ce besoin par des plaques de mousse plastique fixées au casque auxquelles on peut accéder en bougeant la tête. Pour l’avenir on pourrait envisager une brossette fixée dans un aimant, mobile à la surface intérieure du casque et que l’on pourrait actionner par un autre aimant à l’extérieur du casque. La grande invention concernant les gants est celle des gants haptiques déjà mentionnées et pour les bottes, de nouvelles bottes souples avec articulation aux chevilles. A noter enfin qu’une combinaison à MCP, plus fine qu’une combinaison pressurisée, pourrait permettre de porter par-dessus un gilet Astrorad, protecteur de radiations, ou plutôt d’en incorporer les éléments dans une couche enveloppant la combinaison « de base ». Même si cette couche protectrice est un peu lourde et un peu volumineuse, on aura de la marge avec le BioSuit.

Il faut donc imaginer les futurs résidents martiens comme des gens heureux de revêtir ces « petites merveilles » de technologies. On peut imaginer que sur Mars, un « beau scaphandre » soit considéré comme une belle voiture sur Terre. Ceci d’autant plus qu’on n’aura pas avant longtemps de « belles voitures » individuelles sur Mars mais plutôt de gros rovers collectifs pressurisés, équipés comme des camping-cars avec un support vie considérable pour aller « loin » ou des hyperloops pour aller d’une base à l’autre ou encore des engins aériens à propulsion de type « LEM » (« Lunar Excursion Module » utilisées pour s’élever du sol lors des missions Apollo) équipés de gashopper pour aller d’un point de la planète à l’autre. Là encore il faut faire confiance à l’imagination humaine et à nos capacités de faire évoluer nos technologies. Les tissus seront de plus en plus résistants, et de plus en plus agréables à porter. Les articulations seront de plus en plus sophistiquées pour permettre tous les mouvements nécessaires. Reste le problème de l’excrétion comme mentionné plus haut. On arrivera bien à traiter nos « rejets métaboliques » comme y sont parvenus les « Fremen » avec leurs « distilles » dans la saga « Dunes » de Frank Herbert (un classique de la Science-fiction pour ceux qui ne connaîtrait pas ce chef d’œuvre publié en 1965) magnifiquement revue et filmée par David Lynch en 1984. A noter cependant que les Fremen ne portent pas de casques, ce qui manque totalement de réalisme!

Illustration de titre : le BioSuit MCP de Dava Newman (à gauche et à droite) et le xEMU de la NASA (au centre). BioSuit crédit Dava Newman, Apollo Professor of Aeronautics and Astronautics, MIT; xEMU, crédit NASA. Il semble incontestable que le BioSuit serait plus souple et moins encombrant!

Liens :

https://www.nasa.gov/feature/a-next-generation-spacesuit-for-the-artemis-generation-of-astronauts

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/suit-up-for-mars

Design and evaluation of elements of a life support system for mechanical counterpressure spacesuits (mit.edu)   par Jeremy Paul Stroming pour sa thèse de Master, 19 Mai 2020, sous la direction de Dava Newman (MIT).

Il a volé; d’autres voleront!

Ceci est un nouveau message à tous ceux qui disent « on n’a jamais fait, on ne fera jamais ». Ingenuity, le drone hélicoptère de la NASA a volé, ces 19 et 22 avril, dans une atmosphère de 6 millibars, une pression égale à 0,006 fois l’atmosphère terrestre, c’est-à-dire celle qui existe dans notre stratosphère à 35 km d’altitude.

Sur Terre, le record d’altitude des hélicoptères est de 12,5 km. Les avions de ligne, à réaction, volent entre 9 et 12 km. Solarstratos, l’avion solaire stratosphérique à hélice sur lequel travaillent Raphaël Domjan et Roland Loos à Payerne, pourrait atteindre 25 km, les avions de chasse les plus performants peuvent voler à 30 km.

Mais attention, ce qui est recherché sur Mars, ce n’est pas de dépasser un record, c’est de parvenir à voler à quelques mètres au-dessus du sol pour des raisons utiles. Les avantages sont évidents, je vous les donne. Premièrement, se déplacer à la surface de la planète avec des roues (moyen utilisé jusqu’à présent par les « rovers » d’exploration) est difficile. Ça l’est d’abord en raison de l’irrégularité du relief en de nombreux endroits, des pentes souvent trop fortes, des rochers et cailloux, des aspérités diverses dont beaucoup, peu émoussées par une érosion faible, présentent des angles tranchants. Ça l’est également en raison des dunes et des bancs de sable, ou de poussière, très peu denses (« mouvants » et de ce fait dangereux comme l’a démontré l’enlisement puis la mort du rover Spirit en mai 2009). Deuxièmement, un orbiteur (satellite) voit très bien ce qui est en dessous de lui plus ou moins à la verticale mais il voit très mal presque tout ce qui se trouve sur les parois verticales ou en fortes pentes (avec un petit bémol pour la caméra CaSSIS de l’orbiteur TGO de l’ESA (Uni Berne) qui prend des photos avec un angle de +10° à -10° par rapport à la verticale). Troisièmement les orbiteurs dont les caméras sont équipées des zooms les plus puissants, telle HiRISE (à bord de MRO) ont une capacité de résolution limitée à 30 cm par pixel (c’est beaucoup mais il est toujours intéressant de faire mieux, en particulier en géologie, en minéralogie et éventuellement en paléogéoexobiologie). Un hélicoptère peut être porteur d’un instrument donnant une définition beaucoup plus fine d’une stratification ou d’une roche observée, qu’une caméra embarquée sur orbiteur. Quatrièmement les rovers évoluant au sol ne voient que leur environnement immédiat et ce qui est « à leur hauteur » ou en-dessous. Ils ne voient pas au-dessus ou derrière les rochers, ou encore ils voient mais ne peuvent atteindre pour observer ou prélever, si le chemin d’accès est trop difficile (cas évoqués ci-dessus). Cinquièmement, lorsque l’homme sera sur Mars, l’hélicoptère sera un moyen de faire parvenir « quelque chose » (une bombonne d’oxygène, un médicament, un outil) à un groupe d’hommes isolé ou distant.

Pour ce genre de fonctions, un plus-lourd-que-l’air est « moins bien » qu’un ballon ou un dirigeable puisqu’il doit emporter de l’énergie avec lui pour se maintenir en l’air. Cependant la piste du dirigeable, si elle n’est pas abandonnée, est très difficile à emprunter. Elle l’est en raison de la faible différence entre la pression interne d’un gaz quel qu’il soit (le seul possible étant en réalité le plus léger, l’hydrogène…mais il fuit très facilement !) et la très faible pression extérieure, même si la masse volumique du CO2 (1,87 kg/m3) qui constitue 95% de l’air martien est nettement plus élevée que celle de notre « mélange » atmosphérique. Nous* l’étudions actuellement à l’EPFL (et une présentation de faisabilité sera faite au GLEX de Saint Pétersbourg à l’occasion du 60ème anniversaire du vol de Gagarine). A noter que dans le domaine des plus-lourds-que-l’air, l’alternative à l’hélicoptère serait a priori le drone à réaction ou l’avion à décollage vertical (il n’y a pas de « piste » sur Mars, et s’il y en avait, elle devrait être très longue puisque l’air est très peu porteur et qu’en conséquence la vitesse nécessaire au décollage est de 5,5 fois ce qu’elle est sur Terre pour la même masse). A noter encore que l’avion devrait pour se maintenir en l’air se déplacer à très haute vitesse ce qui limite la précision de l’observation. Mais l’imagination est libre. Robert Zubrin, notamment, a conçu un « gashopper » qui serait une bonne solution (compression de l’air martien en utilisant l’énergie solaire captée par panneaux sur le corps de l’engin, puis expulsion de ce gaz comprimé). Robert Michelson, Professeur au CalTech, a, de son côté, travaillé entre 2002 et 2006 sur un entomoptère (drone à ailes battantes), fabuleuse imitation d’un être vivant.

*Roméo Tonasso, étudiant en Master, l’équipe de jeunes professionnelles de WoMars dont Laurène Delsupexhe et Alice Barthes, Claude Nicollier et moi-même. Je vous parlerai de cette étude après la présentation au GLEX (Global Space Exploration Conference) organisée par l’IAF (International Astronautical Federation) et Roscosmos (l’agence spatiale Russe). La conférence se déroulera du 14 au 18 juin.

Pour l’instant on teste un hélicoptère. Quelles en sont les caractéristiques ? D’abord la masse soulevée est très faible (1,8 kg dont 0,27 de batteries). Cela veut dire qu’on peut emporter seulement une caméra ou un spectromètre (avec son système de stockage de données et de transmission en télécommunication). C’est beaucoup et peu à la fois. Pour cette petite masse, dont l’essentiel est contenu dans un parallélépipède de 13,6 sur 19,5 cm, le système de sustentation et d’ascension doit être extrêmement efficace. Outre son moteur électrique, le système est composé d’un rotor contrarotatif, deux hélices tournant en sens contraire (pour la stabilité de la direction avec un effet indirect de sur-densification de l’atmosphère), très longues (1,2 mètres), avec un nombre de rotation extrêmement élevé (2400 à 2900 tours par minutes, soit dix fois plus qu’un rotor utilisé sur Terre). En effet la faible densité doit être compensée par un paramètre de superficie couverte par le rotor et une vitesse, aussi élevés que possible (à noter que cette vitesse est supersonique en bout de pale ce qui impose un dessin de pale particulièrement délicat). Pour alimenter le moteur on utilise un panneau solaire au-dessus des hélices et on accumule l’énergie dans une batterie lithium-ion pour acquérir une puissance allant de 510 à 350 Watts mais qui ne peut donner que 36 Watts-heures compte tenu des limites de stockage des batteries. A noter que sur ces 36 Wh, une bonne partie (20 Wh !) doit être utilisée pour chauffer les résistances à la température minimum nécessaires au maintien en vie de l’appareil pendant la nuit où la température descend à -90°C.

Le résultat c’est que l’hélicoptère peut s’élever jusqu’à 5 mètres du sol (altitude atteinte lors du second vol, celui du 22 avril) mais ne peut parcourir que jusqu’à 300 mètres au cours d’un vol de 90 secondes et à la fréquence d’un seul vol par jour (en fin d’après-midi). La programmation doit être très précautionneuse car la faible atmosphère impliquant un « nombre de Reynolds » faible, les changements de direction ne peuvent pas être rapides sous peine de déstabiliser l’appareil et de le faire « décrocher ». De même la descente ne peut se faire avec la précision que donnerait une portance de type terrestre et le dernier mètre est davantage une chute, très brève, qu’un atterrissage en douceur (comme le montre la vidéo réalisée).

On voit donc bien les limitations d’un tel engin. Cependant une heureuse surprise a été le peu de poussière soulevée au décollage et bien sûr à l’atterrissage, plus rapide. Il est certain qu’un engin propulsé par éjection de gaz donnerait lieu à un contact avec le sol beaucoup moins « propre ». Ce qu’il faut espérer pour les prochaines démonstrations puis utilisations, c’est un rechargement de la batterie plus rapide et un stockage d’énergie plus important (pour pouvoir aller plus loin). Peut-être ne sera-ce pas possible avec un panneau solaire. Ce panneau est apparu essentiel pour préserver l’autonomie d’Ingenuity mais ne peut-on envisager un petit moteur nucléaire ou un rechargement en électricité sur le rover lui-même, l’hélicoptère puisant dans l’énergie accumulée de ce dernier (c’est ce qu’avait envisagé Robert Michelson pour son entomoptère (« entomopter ») comme vous verrez sur la vidéo ci-dessous). Il faudrait dans ce cas que le rover puisse déployer un plateau, libre de tout instrument et d’une surface suffisante, pour servir de plate-forme d’atterrissage, de rechargement en énergie et éventuellement de récepteur d’échantillons. Mais la NASA s’oriente peut-être vers « autre chose », comme un drone du genre Dragonfly (celui qui doit se poser sur Titan). C’est une autre histoire !

Illustration de titre : Ingenuity en vol, vue d’artiste, crédit NASA/JPL-Caltech.

lien vers la vidéo de l’entomoptère de Robert Michelson :

https://vimeo.com/72162496

PS1 : La NASA a annoncé ce 21 avril que l’instrument MOXIE embarqué sur Perseverance avait fonctionné. Il a extrait de l’oxygène de l’atmosphère de gaz carbonique de Mars (MOXIE est l’acronyme de « Mars Oxygen In-situ resources Experiment »; il a été conçu et réalisé par le MIT).

PS2: Première photo (crédit NASA) du 3ème vol (Dimanche 25 avril). Il s’agissait cette fois-ci, non plus seulement de décoller puis d’atterrir, mais aussi de parcourir une certaine distance en ligne droite au dessus du sol (50 mètres). Mission réussie! La vitesse était de 2 mètres par seconde.

 

Never say never. Debriefing de mon débat avec Sylvia Ekström sur Swissinfo

Lors de mon débat du jeudi 15 avril sur Swissinfo avec Sylvia Ekström, je me suis heurté au même mur que celui que j’avais rencontré lors de mes échanges précédents. Sylvia Ekström prétend qu’on ne peut pas prévoir de vivre sur Mars puisque nous sommes les fruits de la Terre et que cette planète n’est pas la Terre. Dont acte !

Je pense que si tous les scientifiques raisonnaient de cette manière, nous serions restés bloqués dans nos cavernes ancestrales.

Il y a des dangers incontestables à traverser l’Océan quand les moyens technologiques sont balbutiants. C’était vrai au milieu du 15ème siècle, ce l’est toujours aujourd’hui, parlant de l’Océan spatial, à cause principalement des radiations (le scorbut des temps anciens). Qui dit « danger » pense « risque ». Oui il y aura des accidents et des morts lors des premières traversées mais la mort fait partie de la vie puisqu’elle la conclut. Le plus grave serait qu’elle ne serve à rien mais si le risque est pris en connaissance de cause et accepté librement, alors il faut le prendre.

Si l’on refuse ce principe, on renonce à beaucoup de chose. On renonce à escalader les montagnes, à tenter Solar-impulse (Bertrand Piccard) ou Solarstratos (Roland Loos); on renonce aussi bien aux protocoles médicaux dans les hôpitaux proposés à titre expérimental aux grands malades. On renonce d’une manière générale à tenter ce qu’on n’a jamais encore tenté. Je le dis franchement, ce monde-là ne m’intéresse pas. Je veux un monde tourné vers « le nouveau », ce qu’on n’a jamais fait, ce qui peut réussir parce qu’on a de bonnes chances d’y parvenir ou ce pourquoi on a seulement quelques chances de réussir mais dont la réussite présenterait de tels avantages ou un tel intérêt, que moralement nous nous sentons obligés de le faire ou que nous avons vraiment envie de le faire.

Parmi les sujets abordés lors de notre débat, le plus important à mes yeux est celui des radiations. On doit reconnaître que le risque qu’elles représentent est sérieux. Sylvia Ekström s’arrête là ; pour elle les radiations sont un « show-stopper » De mon côté je m’intéresse aux solutions pour surmonter ou contourner leur risque. Dans cet esprit, il faut bien distinguer d’une part, les types de radiations et d’autre part, celles qui sont reçues pendant le séjour ou reçues pendant le voyage.

Voyons le premier point : les radiations sont principalement de cinq types : (1) les rayonnements électromagnétiques de longueurs d’onde moyenne et grande ; (2) les SeP (Solar energetic Particles) qui sont des noyaux d’hydrogène, donc des protons ; (3) les GCR (Galactic Cosmic Rays) d’hydrogène ou d’hélium ; (4) les rayonnements électromagnétiques de très courtes longueurs d’ondes (rayons X et gamma) ; (5) les GCR de haute métallicité dits « HZE » (de numéro atomique « Z » élevé). On peut se protéger des premiers facilement (coque du vaisseau, vitre d’un habitat, combinaison spatiale) ; des deuxièmes et troisièmes, un peu moins bien (eau, riche en protons) car les quantités de SeP varient fortement au cours du cycle solaire (onze ans), les SPE (Solar Particle Events- tempêtes solaires) pouvant intervenir (éventuellement sous forme de CME- Coronal Mass Ejections) lorsque le Soleil est autour de son pic d’activité. C’est « autre chose » pour les quatrièmes et cinquièmes ; on s’en protège très mal car, d’une part les ondes les plus courtes passent partout, avec une forte énergie, et d’autre part les HZE ont une importante force destructrice par leur simple masse et par leurs impacts, créent des rayons gammas. Mais, contrairement aux SeP, les radiations de HZE sont constants avec toutefois une fluctuation périodique, sinusoïdale, dépendant de la force de l’activité solaire (variation pouvant être d’un facteur 2).

Voyons le second point : Sur Mars l’instrument RAD (Radiation Assessment Detector) embarqué sur Curiosity a constaté que dans le cratère Gale les radiations n’étaient pas supérieures à ce qu’elles sont à l’altitude ou évolue l’ISS autour de la Terre, avec toutefois plus de HZE puisque ces dernières ne sont pas bloquées plus haut, dans des champs magnétiques planétaires comme ceux qui enveloppent la Terre (et qui causent les Ceintures de Van Allen). Mais on peut se protéger avec une épaisseur plus ou moins importante, selon les doses de radiations que l’on est prêt à prendre, de glace d’eau martienne (protons) et de régolithe martien. Pendant le voyage, le vaisseau spatial est beaucoup plus exposé puisqu’il ne bénéficie ni de la masse de la planète en-dessous de lui, ni de l’épaisseur (faible mais non négligeable) de l’atmosphère martienne (qui bloque quand même les particules jusqu’à 100 MeV au niveau d’altitude moyen – datum) et puisque la coque d’aluminium ou d’acier ne suffit pas à arrêter les radiations particulaires (surtout les HZE). Pendant son voyage Terre-Mars qui a duré sept mois, la sonde TGO de l’ESA a estimé une dose-équivalente de 0,66 Sieverts (pour l’aller et retour). C’est beaucoup puisque, pour ne pas accroître de plus de 3% son risque de mort par cancer au cours de sa vie, l’administration américaine a recommandé de rester en dessous des doses équivalentes-suivantes (en Sieverts) :

Age 25 35 45 55
Homme 0,7 1,0 1,5 2,9
Femme 0,4 0,6 0,9 1,6

Alors que faire ? Pour Madame Ekström, rien, puisqu’il ne faut pas « y aller » ou peut-être y mener quelques missions « plus tard » mais en tout cas ne pas s’y installer. Pour moi, comme pour les autres partisans des vols habités instruits de ces sujets, et espérant que l’homme puisse vivre un jour sur Mars, il faut accepter les risques, en les limitant autant que possible. Qu’est-ce à dire ? D’abord qu’il faut voyager plutôt lors du pic d’activité solaire. Il y aura moins de HZE. Ensuite, il faut voyager le plus vite possible. On pourrait descendre à 5 mois au lieu de 7 ou 8, en abandonnant la trajectoire de « libre-retour » ou à 6 mois si on veut conserver cette dernière. Ensuite il faut utiliser au maximum l’eau et les aliments (eau) embarqués pour faire écran aux SeP. On pourrait par exemple placer les réserves d’eau et de nourriture sur la surface intérieure des quartiers d’habitation (les espaces privatifs où l’on dort et se repose) et créer au centre du vaisseau un caisson particulièrement protégé où l’on pourrait passer les quelques heures d’une tempête solaire. Ensuite il faut limiter ses voyages martiens (aller et retour) à un ou deux, maximum, dans une vie. Enfin il faudrait rester le maximum protégé en surface de Mars. Est-ce un problème ? Je ne le pense pas. Qui envisagerait, connaissant le risque que présentent les radiations, de mener une carrière de pilote sur la ligne Terre/Mars/Terre ? Qui de nos jours passe plus de 2 heures par jour en dehors de chez lui, de son bureau ou de sa voiture ? Sur Mars, on aura d’autant plus de robots qu’on aura peu d’hommes pour travailler et ces hommes seront la plupart du temps, dans leurs abris, confortablement installés, occuper à faire fonctionner et à surveiller, en direct, leurs robots à l’extérieur. On pourra fort bien se limiter à des sorties de 4 heures par jour. J’insiste sur le « en-direct », qui justifie (en dehors bien sûr des raisons non scientifiques) que l’homme aille physiquement sur Mars alors que, a contrario, ce n’est vraiment pas nécessaire sur la Lune puisqu’on peut tout voir et commander en direct depuis la Terre par robots interposés.

Après les radiations, il y a d’autres « difficultés » que Sylvia Ekström considère aussi comme des show-stopper. La deuxième en importance, me semble-t-il est qu’il n’y a aucune industrie martienne pour permettre l’utilisation des matières premières martiennes. Cela semble une évidence et je l’avais déjà remarqué mais partant de ce constat, il faut encore une fois, voir comment résoudre ce problème. Cela ne me semble pas impossible (en fait, le contraire). Il faut simplement importer de la Terre tout ce qui permettra d’utiliser les matières premières martiennes (et le faire progressivement compte tenu des capacités d’emport et du nombre réduit d’opérateurs humains sur place). Il faudra bien sûr importer une source d’énergie nucléaire et l’on commence à connaître les projets (très avancés) de Kilopower et Megapower du DoE de l’Etat fédéral américain (au LANL). Il faudra ensuite importer une machine pour accumuler du minerai de fer et une autre pour accumuler un minerai riche en silice, les deux matières parmi les plus abondantes en surface de Mars. A partir de là, en espérant qu’on trouve les additifs pour le verre et le fer (le bore a déjà été identifié), je ne vois pas pourquoi, on ne pourrait pas fondre le fer et le travailler, et couler des plaques de verre. Je ne vois pas pourquoi on ne pourrait pas pomper l’air de l’atmosphère dans un réacteur de Sabatier et produire avec de l’eau martienne (donc de l’hydrogène) du méthane et de l’oxygène. Car on trouvera de l’eau sur Mars, une des premières recommandations à donner aux personnes qui choisiront le site d’atterrissage du premier Starship, étant de se poser près d’un dépôt accessible de glace d’eau (mais je crois que tous ceux qui veulent sérieusement aller sur Mars, dont bien sûr Elon Musk, y ont déjà pensé).

Ensuite si l’on dispose d’acier, de verre, d’eau, d’oxygène, d’azote (il y en a 2% dans l’atmosphère de Mars et on peut l’extraire), de gaz carbonique, et d’autres sels et minéraux présents dans le sol de Mars, on construira des abris pour les hommes, recouverts de glace d’eau ou de régolithe, des  serres pour leurs végétaux, des bacs remplis d’eau pour leurs spirulines, leurs tilapias et leurs crevettes et, n’en déplaise à Sylvia Ekström, ces abris seront de plus en plus confortables et la nourriture de plus en plus abondante et variée, le recyclage effectué selon les principes de la boucle MELiSSA et incorporant de plus en plus d’éléments martiens, permettant une production de plus en plus importante. Par ailleurs on pratiquera l’impression 3D dans toutes ses variantes, pour obtenir toutes sortes d’objets, d’instruments, de structures, en utilisant la richesse minéralogique de la poussière martienne.

Dans ces conditions, Oui ! On pourra aller sur Mars et y vivre, dès que le Starship ou un autre vaisseau d’une puissance comparable pourra voler. Et on ne me fera jamais croire que l’homme des années 2020 serait moins capable que l’homme des années 1960 de faire un vaisseau au moins aussi puissant que le Saturn V qui a permis à l’homme d’aller sur la Lune et qui avait une capacité de placement de 140 tonnes en orbite basse terrestre. Un tel vaisseau avec le remplissage de ses réservoirs en orbite, comme il est prévu pour le Starship, pourrait déposer 100 tonnes sur le sol de Mars au lieu des 25 tonnes qu’aurait permis la Saturn V. Robert Zubrin avait bâti son projet Mars-direct sur deux vols de Saturn V (l’un robotique préparatoire et l’autre habité) emportant chacun 25 tonnes. Je suis certain que l’homme ira sur Mars. Comme je l’ai dit lors du Débat, j’ai noté Mai 2031 pour le grand départ (après un vol robotique d’essai en janvier 2027 qui reviendra sur Terre en juillet 2029, un peu trop tard pour risquer la fenêtre de lancements de Mars 2029). Et en Novembre 2031, les premiers hommes, deux groupes de quatre personnes (deux couples d’homme et de femme de plus de 50 ans dont deux médecins), dans deux vaisseaux identiques (redondance !) descendront, pour la première fois sur le sol de Mars. Ils seront certes affaiblis par le voyage mais, portés par leurs exosquelettes encore pour quelques jours, ils seront heureux et fiers de leur performance. Inscrivez la date dans vos agendas !

Illustration de titre : vue d’artiste d’un Starship atterrissant sur Mars. (SpaceX Illustration).

Dernière minute: La NASA a choisi SpaceX pour aller sur la Lune. Cela va indirectement “booster” (comme on dit en bon Franglais) la réalisation du Starship, même si l’association de son HLS (Human Landing System) avec le SLS de Boeing/ULA semble pour le moins baroque. Lien:

https://www.nasa.gov/press-release/as-artemis-moves-forward-nasa-picks-spacex-to-land-next-americans-on-moon

 

Avis de tempête sur les blogs! Bis

Je me joins à Suzette Sandoz pour exprimer mon désarroi et celui de mes lecteurs.

Il y a, depuis quelques jours (sans doute le 7 avril), un problème technique d’accès à certains (au moins deux) blogs. Je ne doute pas que les techniciens du Temps, connaisseurs des systèmes de communication Internet, parviendront à le résoudre.
J’aimerais évidemment qu’ils y parviennent rapidement.

Ce matin, 15 avril, les communications sont rétablies! Merci aux techniciens du Temps.

J’ai eu l’impression pendant “quelques jours” de me retrouver sur Mars, pendant la période de conjonction, c’est à dire pendant les “quelques jours” ou Le Soleil se trouve entre Mars et la Terre et que par conséquent les communications entre les deux planètes sont impossibles.

Pour être plus précis, cette rupture se produira tous les 26 mois cela sera le cas “au début” seulement car une fois l’homme installé, on positionnera à bonne distance de la ligne joignant les trois astres (sans doute au point de Lagrange martien 4 ou 5) un satellite relais permettant quand même une communication. Pendant ces périodes la distance à franchir pour les ondes sera encore plus grande (environ 500 millions de km au lieu de 400 millions) et donc le décalage de temps encore plus long, de l’ordre de 27 minutes au lieu de 23. Mais l’investissement ne se justifiera qu’une fois qu’il sera nécessaire de maintenir un contact permanent entre les deux planètes.

Demain, l’homme vivra-t-il ou non sur Mars ? Le débat sur Swissinfo

Le 15 avril, de 16h30 à 17h30, Swissinfo nous a invités, Sylvia Ekström et moi-même, à débattre sur la possibilité pour l’homme de vivre sur Mars. Il y aura ensuite (17h30 à 18h00) un échange entre nous et les auditeurs / téléspectateurs. Mes lecteurs sont invités à participer, en se rendant sur le site de Swissinfo.ch (voir liens ci-dessous).

Ce sont vraiment deux philosophies de la vie qui vont s’affronter. D’un côté celle de Mme Ekström, exposée dans son livre « Nous ne vivrons pas sur Mars, ni ailleurs », bien ancrée dans le sol terrestre et dont la réalité est strictement limitée à ce qui existe ou qui a été prouvée comme possible. De l’autre côté la mienne, développée depuis cinq ans au fil des 300 articles de ce blog, qui s’autorise à regarder vers l’horizon, au-delà de ce que l’on peut toucher ou observer, en tentant d’anticiper les « TRL* » futurs pour toutes les technologies nécessaires. Pour moi, il n’est pas, au point où nous en sommes aujourd’hui, nécessaire d’attendre que toutes ces technologies aient atteint leur niveau « 9 » pour estimer que la probabilité que l’homme puisse vivre « sur Mars et ailleurs » est très élevée.

*TRL : Technology Readyness Level, échelle de mesure (de 1 à 9) employé pour évaluer le niveau de maturité d’une technologie.

Je crois à la Science et au Progrès et à la capacité infinie de l’homme à contrôler son environnement et à s’y adapter. La progression n’est pas linéaire. Il y a des essais et des échecs, des tentatives et des abandons mais il y a surtout des succès et des avancées éblouissantes. Maintenant je ne suis pas naïf et je sais que certains « moments » sont difficiles, notamment le nôtre qui se situe à la fin d’une période d’explosion démographique et de développement industriel rapide qui créent de fortes tensions sur l’environnement. Mais, contrairement à ce qu’affirment certains scientifiques qui « ont le nez sur le guidon » ou les écologistes-radicaux, de plus en plus bruyants de nos jours, je crois l’homme, être conscient et intelligent, capable d’évoluer, capable de savoir jusqu’où il peut aller, capable de sauvegarder ce qui lui permet de vivre car il est désireux, ardemment, comme toute espèce vivante, de perpétuer sa propre vie. En fait, pour moi, tout est question d’inertie et de temps. Lorsqu’un déséquilibre se crée, une synchronisation avec l’environnement devient indispensable et inévitable mais, en attendant que cette synchronisation s’effectue, le déséquilibre persiste. Dans ces conditions, la question qui se pose à nous est la suivante : les espèces vivantes, dont l’homme armé de sa capacité technologique, auront-elles le temps de s’adapter (pour l’homme, d’ajuster sa croissance démographique et ses capacités technologiques à son profit) ? J’ai confiance en nos capacités technologiques et en notre intelligence.

Comme je l’ai écrit, je pense que le rôle de la Science et de l’Ingénierie qui l’accompagne et qui la permet, n’est pas seulement d’utiliser l’existant, mais de construire à partir de lui ce qui n’existe pas encore. Il peut s’agir de continuité, faire mieux ce qu’on faisait avant, ou il peut s’agir de rupture, faire quelque chose de différent mais qui puise quand même ses éléments dans l’existant. La spectroscopie est une rupture mais elle a utilisé à partir de la seconde partie du 19ème siècle (Pietro Angelo Secchi) la découverte qu’avait fait Newton (dans la seconde partie du 17ème siècle) de la décomposition de la lumière par le prisme. La théorie des fusées de Constantin Tsiolkovski est aussi une rupture mais elle fait suite aux travaux du mathématicien Williams Moore, eux-mêmes fondés sur ceux, du grand Newton (encore lui !), dont la troisième loi exprime le principe d’action/réaction.

Je pense que dans le domaine de l’astronautique (et donc de la conquête de Mars) nous nous trouvons actuellement dans une situation comparable. D’un côté certains voient toujours cette science comme celle qui permet de se déplacer dans l’espace avec retour nécessaire sur Terre, d’autres comme un instrument qui permet d’aller ailleurs, non pas seulement pour y séjourner mais pour y demeurer. Grâce à l’évolution de notre technologie, la Terre n’a plus vocation à rester le « centre du monde » mais certains, demeurés dans l’ancienne logique déterminée par les anciennes contraintes, ne s’en sont pas encore aperçus ou plutôt pensent que ce changement copernicien est impossible puisqu’il n’en était pas question jusqu’à présent et qu’ils se trouvent bien dans le confort (relatif) de leur environnement actuel ou se tournent avec nostalgie vers le passé impossible à retrouver.

Alors bien sûr, tout n’est pas déjà complètement opérationnel. Le Starship d’Elon Musk ne fonctionne pas encore (mais tout a commencé en 2017 !). Mais une fois qu’il fonctionnera ou que le Nautilus des ingénieurs Mark Holderman et Edward Anderson (proposé en 2011, dans le cadre de la NASA) fonctionnera, l’homme ira sur Mars et une fois sur Mars, il y restera. Il y restera parce que ce sera plus facile et agréable pour y vivre de construire des abris confortables que de rester sous la coiffe d’une fusée et parce que de toute façon les séjours seront longs (18 mois, quoi qu’il arrive). Il y restera parce que les investissements nécessaires pour faire fonctionner le support vie, justifieront qu’une petite équipe le maintienne opérationnel d’un cycle de mission à l’autre. Il y restera parce qu’il y aura toujours plus à faire sur ce nouveau monde et que les hommes qui iront sur Mars auront de moins en moins envie de revenir sur Terre.

Et un jour il naîtra des enfants sur Mars. Alors l’homme aura prouvé qu’il aura réussi sa synchronisation avec ce Nouveau Monde que certains appellent, moins joliment et le plus souvent pour le dénigrer, notre « Planète-B ».

https://www.swissinfo.ch/fre/des-humains-sur-mars–parlons-en-avec-vous—et-avec-des-experts/46440388

N’oubliez pas de vous inscrire pour participer via ZOOM :

https://us02web.zoom.us/webinar/register/WN_IuEU2t7BS0a2i1AuHRlE5Q

Illustration de titre :

Hommes contemplant le Soleil se lever au-dessus de Valles Marineris. Illustration de l’artiste portugais Tiago da Silva. Crédit Tiago da Silva.

PS: en ce soixantième anniversaire du vol de Youri Gagarine (12 avril 1961), je voudrais souligner le contraste entre l’enthousiasme de l’époque pour les vols spatiaux et les dénigrements dont certains (qu’on entend hélas beaucoup!) les accablent aujourd’hui. Je regrette évidemment cette évolution et j’espère que la peur du risque et le refus des grands espaces qui à la fois habitent et inhibent une partie importante de nos contemporains, n’est que temporaire. Il en va de notre avenir. La peur et le repli sur soi sont les précurseurs du dépérissement et de la mort.

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Index L’appel de Mars 21 04 08

Après demain l’homme vivra sur Mars…et il pourra y être heureux !

J’ai parlé du voyage, je vais aborder le séjour sur Mars. Nos contradicteurs (Sylvia Ekström et son mari Javier Nombela) pensent que le support vie sera trop difficile à assurer, que les radiations resteront un risque rédhibitoire, que le risque médical ne peut être accepté, que le confinement sera insupportable, que les sorties à l’extérieur des habitats seront trop compliquées et inconfortables et que le risque de ne pas pouvoir revenir sur Terre est trop important. Ce n’est évidemment pas ce que je pense.

La différence entre la Lune ou l’ISS c’est que sur Mars, outre que les minéraux y sont plus diversifiés que sur la Lune, on pourra disposer de toutes les ressources atmosphériques de la planète (beaucoup de CO2, un peu d’azote) et surtout on pourra disposer d’eau (il n’y en a pratiquement pas sur la Lune). On choisira d’ailleurs le site d’atterrissage en fonction de l’accessibilité de glace d’eau en quantité suffisante. On minera cette glace, on la transportera à l’état solide par rover à la base et on la fera se sublimer dans une serre, à l’intérieur de laquelle l’on fera remonter progressivement la température et la pression.

Pour ce qui est de la nourriture, lors des deux premières missions, on commencera, dans des bacs fabriqués par impression 3D avec des matières premières martiennes, la culture des plantes, des algues spirulines (pour leur rejet métabolique d’oxygène et leurs protéines assimilables par le corps) et l’élevage des poissons ou des crevettes. Les plantes supérieures seront cultivées par hydroponie pour ne pas gâcher les nutriments importés (mais qui seront ensuite de plus en plus produits sur place) et pour ne pas risquer la contamination par les perchlorates du sol martien (contrairement à ce qu’on voit dans le film « Seul sur Mars »). Par sécurité (pour les deux ou trois premières missions seulement), les aliments nécessaires à la survie seront toutefois importés en totalité pour les 30 mois d’absence, lyophilisés ou congelés, avec les compléments alimentaires nécessaires pour pallier les carences.

Pour ce qui est du recyclage de l’eau, des gaz atmosphériques respirables, des matières organiques, je fais confiance aux ingénieurs des équipes de MELiSSA (ESA/ESTEC) qui parviennent aujourd’hui à des résultats spectaculaires dans leurs réacteurs biologiques. Le recyclage ne sera pas total car la « boucle » ne sera pas fermée (le sera-t-elle jamais ?) mais l’avantage de se trouver sur une planète plutôt que dans un vaisseau spatial, c’est qu’on pourra se réapprovisionner en matières premières (le CO2 ou le N2 de l’atmosphère, l’eau, les sels, les métaux, le souffre, etc…). Avec l’énergie importée, on pourra transformer « beaucoup » et au moins « suffisamment ».

Il faudra se protéger des radiations mais elles seront (mesures RAD dans le cratère Gale) de moitié celles qui existent dans l’espace profond et on pourra mieux le faire puisqu’on sera dans un environnement planétaire. On ne sortira des abris qu’en cas de nécessité, pour en limiter les doses. Et dans le même esprit on utilisera autant que possible la glace d’eau (sac de glace, épais de 20 à 40 cm, servant de « pare-soleil » antiradiations devant les hublots/fenêtres des habitats) ou le régolithe (1 à 2 mètres) pour couvrir les toits, à moins que l’on trouve des cavernes aménageables. En attendant que les habitats construits en matériaux martiens soient disponibles, les astronautes resteront dans leur vaisseau spatial. Lorsqu’ils seront construits on disposera d’espaces privés aussi bien que d’espaces sociaux (dômes en verre et acier possibles jusqu’à 20 mètres de diamètre). Il n’y a aucune raison de ne pas utiliser les matières premières martiennes pour bâtir et il n’y a aucune raison de ne pas utiliser la silice martienne pour poser des hublots plus ou moins grands pour laisser passer la lumière (on se protégera des radiations avec de la glace d’eau ou des métaux lourds incorporés dans la pâte de verre).

Le risque médical est incontestable. Il y aura un ou plutôt, deux médecins parmi les astronautes (même s’ils ne sont que quatre) tant la survie de tous sera importante. Ces médecins pourront recourir à tout moment (malheureusement avec un décalage de temps) aux conseils de leurs confrères terrestres. Les médicaments importés de la Terre seront évidemment limités en quantité et en variété. Il faudra donc bien les choisir et espérer qu’ils couvriront les besoins. Il faudra certainement pratiquer quelques opérations chirurgicales et « faire avec les moyens du bord », en espérant que ces besoins ne soient pas trop graves (mais personne ne prétend que ces missions seront sans risque). A noter que sur place on pourra fabriquer toutes sortes d’instruments avec des imprimantes 3D utilisant les ressources minérales martiennes ou les éléments chimiques contenus dans l’eau ou les gaz atmosphériques.

Les sorties seront donc plus rares que sur Terre mais que l’on ne me dise pas que les résidents martiens souffriront d’enfermement sur une planète dont la surface accessible est égale à la totalité de celle de nos continents terrestres. De nos jours, qui sort de chez soi ou de son lieu de travail plus de quelques petites heures par jour, hormis bien sûr pour certains travaux « physiques » qui sur Mars pourront être largement robotisés ?

Quand on sortira, on portera des combinaisons à contre-pression mécanique (« bio-suit », en développement au MIT sous la direction de Dava Newman, la directrice du « Media Lab ») car il est vrai qu’il vaudra mieux éviter les scaphandres pressurisés à cause de leur rigidité. A noter qu’on devrait viabiliser les habitats avec une pression réduite pour éviter les trop grands écarts entre intérieur et extérieur (et donc les tensions sur les structures des habitats). Une pression de 50.000 pascals qui implique un pourcentage double d’oxygène pour les besoins humains (42%) devrait être acceptable.

La poussière, du moins celle constituée de grains à petite taille, est encore un problème. C’est non seulement parce que l’irradiance solaire est faible pendant l’hiver australe (le dégel semble être à l’origine des tempêtes planétaires périodiques, sérieuses tous les 3 ans martiens) mais aussi parce qu’il y a une atmosphère et pas d’eau liquide en surface. Cependant il ne faut pas exagérer. La poussière en suspension est quantitativement peu importante en « temps normal ». On le voit sur les photos prises par le rover Curiosity dans le cratère Gale qui permettent de voir nettement les murs du cratère dont il est distant de plusieurs dizaines de km. Donc il faudra effectivement repousser fréquemment la poussière par souffleur, de tous les équipements mobiles et des surfaces risquant de souffrir de l’abrasion. Mais ces poussières sont moins acérées que sur la Lune car il y a eu érosion sur Mars, ne serait-ce qu’éolienne. Si certaines poussières sont agressives c’est surtout du fait de leur taille et de ce qu’en raison de la sécheresse, elles ont tendances à coller. Un traitement anti-électrostatique des surfaces pourrait être utile.

Le retour sur Terre se fera avec des réservoirs remplis d’ergols (CH4 et O2) obtenus sur Mars à partir du CO2 de l’atmosphère et de l’eau locale, par réaction de Sabatier. Ce n’est pas une difficulté majeure comme l’écrit Madame Ekström. La réaction est connue, peu consommatrice d’énergie. Un seul problème à résoudre, c’est le dépoussiérage de l’air qu’il faudra concentrer par aspiration mais personne ne dit que ce sera rédhibitoire. Les réserves seront constituées au cours des 18 mois suivant l’arrivée du Starship sur Mars et donc avant l’envoi du premier vol habité qui ne partira, 26 mois après le lancement robotique précédent, qu’une fois constaté que les ergols nécessaires sont bien stockés.

L’énergie ne pourra être, raisonnablement, que d’origine nucléaire (Krusty ou Megapower quand le développement de ce dernier réacteur sera finalisé par le LANL). De tels réacteurs utilisant l’Uranium 235 ne sont pas dangereux tant que la réaction n’est pas déclenchée. Elle est ensuite pilotable/maitrisable par des réflecteurs en alumine ou en oxyde de béryllium et des barres d’arrêt en carbure de bore (puissant absorbeur de neutrons) mais d’abord par le simple fonctionnement des réacteurs. La demande d’énergie génère l’évacuation de la chaleur par des tuyaux caloporteurs remplis de sodium ou de potassium, vers des moteurs Stirling. Enfin, par sécurité, il est prévu un dispositif d’évacuation de chaleur résiduelle (par les mêmes tuyaux). Il ne faut pas que l’opinion publique soit paniquée à chaque fois que l’on parle de nucléaire. Il n’y a pas ici d’interdit religieux.

Enfin la motivation. Chez nos contradicteurs la question est « pourquoi se donner tout ce mal et prendre tous ces risques ? ». En réalité la question a le sens d’une affirmation : « ça ne vaut pas la peine de prendre tous ces risques ». Je pense tout le contraire. La recherche visant à trouver les solutions pour vivre sur Mars aura des retombées positives pour une vie sur Terre moins gaspilleuse et plus efficace sur le plan énergétique et technologique. Une présence humaine sur Mars rendrait la recherche scientifique beaucoup plus efficace (difficile à un robot de dire « donnez-moi un point d’appui et je soulèverai le monde »).

Surmonter des difficultés, résoudre des problèmes est en soi une récompense. Albert Camus envisageait Sisyphe heureux. Il y a toujours « de ça » dans l’accomplissement d’un travail. Mais la vie de Sisyphe « n’était quand même pas très drôle ». Je pense que sur Mars il y aura d’autres satisfactions que celle de rouler un rocher, tout comme sur Terre (et partout) l’ingéniosité et le travail peuvent en procurer : dominer la nature tout en s’y adaptant, obtenir une vie plus confortable, avoir accès à des activités plus diversifiées et plus enrichissantes intellectuellement, pour soi-même et pour les siens. Considérez un canapé, le plaisir n’est pas de s’y vautrer à longueur de journée en se lamentant sur les malheurs du monde mais de pouvoir s’y assoir pour « se détendre » pour discuter ou avec un bon livre, une fois qu’on s’est bien fatigué physiquement ou intellectuellement. Enfin oui, je l’assume, je pense que répondre à l’appel de Mars c’est aussi « émotionnellement » répondre aux pulsions d’aventure et de curiosité qui habitent tout homme. Il n’y a aucune raison que ceux qui pourront se l’offrir ou ceux à qui on paiera le voyage parce qu’on aura besoin d’eux sur place en raison de leurs compétences, ne répondent pas positivement à cet appel, animés par cette motivation.

Pour terminer, que ceux qui pensent que notre civilisation est immortelle prennent le temps de sortir de leurs préoccupations quotidiennes pour réfléchir un peu plus que d’habitude. Les causes qui pourraient y mettre fin sont nombreuses et faciles à trouver (surpopulation, maladies, guerres, idéologies destructrices). Si l’implantation sur Mars « prend », nous aurons bel et bien une planète-B c’est-à-dire une chance parallèle pour l’humanité et un conservatoire pour notre civilisation.

A la lecture de ce texte, certains diront que j’ai réponse à tout. Je voudrais surtout montrer qu’à un problème il faut chercher une solution plutôt que de déclarer forfait sans essayer. Je ne dirais pas simplement comme Elon Musk « when there is the will, there is a way » qui peut paraître trop présomptueux mais “when there is the will, there can be a way” ou encore (une sorte d’anti-proverbe qui confirme le proverbe) “when there is no will, there is no way” car il y a bien sûr un parti pris négatif dans le discours de Madame Ekström.

Illustration de titre : Un vaisseau spatial pénètre dans l’atmosphère de Mars au-dessus de Valles Marineris. Crédit William Black (2015). Imaginez-vous dans ce cadre, pour moi un moment de pure beauté et de rêve !

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Index L’appel de Mars 21 03 31

Voyager dans le Starship ne sera pas séjourner en enfer

Après le voyage en termes astronautiques, considérons maintenant les aspects santé et confort. Ce sont évidemment des facteurs importants à prendre en compte pour des êtres humains. On peut dire que les conditions seront loin d’être aussi épouvantables que l’écrit Madame Ekström dans son livre « Nous ne vivrons pas sur Mars, ni ailleurs ». NB: Je prends comme précédemment l’hypothèse que le vaisseau spatial sera le Starship d’Elon Musk.

L’apesanteur pose bien sûr problème, comme le mettent en avant mes contradicteurs mais il ne faut pas en déduire que ce problème est rédhibitoire. Il faut d’abord bien distinguer les deux premières missions pour lesquelles il n’y aura pas de « comité d’accueil » sur Mars et les suivantes où il pourra y en avoir. Si aucune mesure n’est prise pour contrer l’apesanteur pendant le trajet interplanétaire parce qu’aucune n’est possible, les premiers astronautes débarquant sur Mars devront rester quelques jours à bord avant de descendre au sol car après six mois ils seraient incapables de faire, immédiatement, quoi que ce soit en surface. Cela « tombe bien » car il y aura toutes sortes de vérifications à faire à bord avant de sortir. Pendant ces jours d’« incapacité » ils pourront se mouvoir avec un exosquelette. Pour ce qui est de l’intensité du « mal d’apesanteur », on peut penser qu’il sera atténué par le fait qu’une gravité de 0,38g est quand même nettement moins difficile à surmonter qu’une gravité de 1g. Bien sûr, recréer une gravité artificielle en vol serait l’idéal. Robert Zubrin, fondateur de la Mars Society, a proposé dès 1990 de mettre en rotation le couple formé par le vaisseau spatial et son lanceur reliés entre eux par un filin. On peut aujourd’hui imaginer la même formule pour deux Starship. Il faudrait évidemment tester la faisabilité de cette possibilité mais l’on sait déjà que pour remplir en orbite de parking les réservoirs de son vaisseau interplanétaire, Elon Musk projette de relier par leurs bases le vaisseau-habitat avec son vaisseau-tanker. Il faudrait donc répéter la manœuvre avec deux starships-habitats, après leur injection interplanétaire quasi simultanée depuis l’orbite de parking, puis dévider entre la base des vaisseaux un jeu de câbles (plutôt quatre qu’un seul !) et mettre le couple en rotation lente après quelques 400 mètres. La vitesse de rotation pourrait ensuite être accélérée et la tension des câbles maintenue en les rembobinant jusqu’à peut-être 200 mètres (il faut bien sûr qu’ils ne soient pas trop gros donc pas trop lourd ni trop volumineux). Si ces manœuvres, certes compliquées, ne sont pas possibles, il faudra faire au mieux pour se maintenir « en forme » à bord, c’est-à-dire faire de l’exercice tous les jours (du moins pour ceux qui devront agir immédiatement à l’arrivée). NB : il y a d’autres concepts pour créer une gravité artificielle. L’un d’entre eux a été exposé par Pierre-André Haldi dans ce blog.

Les termes de « confort et santé » recouvrent également ce qu’il convient de faire pour contrer toutes sortes de nuisances propres au milieu: le niveau élevé de bruit de la ventilation et de la climatisation, l’absence d’alternance naturelle des jours et des nuits, le confinement et la promiscuité, la quantité limitée d’eau disponible au regard des besoins pour assurer un bon niveau d’hygiène personnelle, les mauvaises odeurs. Ce serait selon mes contradicteurs, des inconvénients majeurs (pour ne pas dire insupportables) du voyage. Ils le seraient sans doute si on ne pouvait rien faire mais à partir du moment où l’on envisage des problèmes il faut rechercher des solutions pour les résoudre ou en atténuer les effets. Et pour les inconvénients cités, il y a des réponses.

Il faudra sans doute faire des efforts pour limiter les bruits à leur source mais on peut aussi utiliser la technique du « contrôle-actif » (« ANC ») en émettant des contre-bruits aux longueurs d’émission requises. Comme les bruits seront générés par des moteurs et que donc ils devraient être de longueurs d’onde stables, on peut envisager cette possibilité. Lutter contre l’absence d’alternance naturelle du jour et de la nuit peut être très facilement assuré par un réglage de la luminosité de l’espace intérieur (variateurs d’intensité programmés). On fait ça dans tous les avions de ligne long-courriers.

Il ne faut pas exagérer la promiscuité. D’abord Madame Ekström envisage que le voyage se fasse dans « un espace équivalent à un petit appartement ». C’est inexact, le Starship (que je prends toujours pour hypothèse) aura un volume habitable de 1100 m3, ce n’est pas celui d’un « petit appartement » (ou du DST de 100 m3, donné en exemple par Madame Ekström). Certes, ce volume sera occupé en partie par les équipements nécessaires à la survie des voyageurs mais comme la densité des équipements transportés sera certainement beaucoup plus élevées que celle des corps humains, il y aura de l’espace libre. Il restera surement beaucoup plus de place pour les passagers que dans les locaux qui ont servi pour les expériences en Russie de séjours longs en milieu clos (« Mars 500 »). Et qu’on ne me parle pas de désœuvrement ou d’ennui. Selon Madame Ekström, « il faudra prévoir une jolie quantité de mos croisés et de sudoku pour partir sur Mars ». Personnellement je n’ai jamais perdu de temps à ces « activités », c’est le niveau zéro de la culture  ! Il y aura autre chose à faire. Lors des premiers vols, les passagers seront extrêmement motivés par la perspective de leur activité sur Mars; ils auront une multitude de choses à faire pour préparer leur séjour et à mon avis « le temps passera vite ». De ce point de vue l’expérience Mars 500 ne pouvait absolument pas restituer les conditions psychologiques d’un vol vers Mars et elle était donc totalement inutile.

Pour ce qui est de la sexualité, je pense qu’on peut choisir quelques couples stables et testés et je ne pense pas, contrairement à Madame Ekström, que faire l’amour sur Mars, en gravité 0,38g pose des problèmes insurmontables. Pour « pratiquer » dans l’espace, je suis sûr qu’on trouvera des solutions (penser le contraire me semble sous-estimer grandement la créativité de l’homme en cas de vrai besoin) et on ne va quand même pas refuser le voyage Terre-Mars pour cette raison!

L’eau évidemment sera en quantité limitée. Il faudra absolument la recycler. Pourquoi pas ? Pour nettoyer les vêtements, un excellent agent seraient les radiations spatiales, notamment les UV. Je pense qu’on pourrait trouver un endroit mal protégé dans le vaisseau spatial, derrière un hublot par exemple, pour y exposer ses vêtements (et une fois les bactéries mortes, il n’y aura plus d’odeurs). De toute façon un soin de soi exigeant et une excellente ventilation seront importants. « Tout le monde » devra prendre sa part de « maintenance sanitaire » (ce qui se passe dans l’ISS, n’est-ce pas ?). Je ne pense pas que les passagers des premiers vols s’y refusent car l’intelligence et le savoir-vivre auront été des critères de sélection. Ils disposeront aussi des conseils d’un microbiologiste. « Plus tard », lorsque les voyages seront devenus routiniers, on peut envisager que certains passagers aux ressources les plus faibles se portent candidats pour assumer quelques taches domestiques en échange d’une réduction du prix de leur transport. Mais ce « comportement sanitaire » ne sera jamais un détail. Le risque de dérèglement microbiologique est très sérieux en milieu clos. On ne pourra jamais se permettre de le négliger en quittant la Terre pour 30 mois.

Les radiations sont un vrai problème, les SeP (Solar energetical Particles), c’est-à-dire les protons rayonnés par le Soleil, résultant, lorsque l’intensité est forte, en SPE (Solar Particle Event), allant parfois jusqu’aux CME (Coronal Mass Ejection) et, constamment, les quelques 2% de GCR (Galactic Cosmic Ray) composés d’éléments lourds (HZE, énergie d’une particule atomique plus massive que l’hélium), jusqu’au fer ou davantage. Contre les impacts de HZE (et les rayons gamma dérivés), on ne peut rien sauf en recevoir le moins possible, donc pratiquement ne pas rester dans l’espace trop longtemps (sur 6 mois, « ça ira »). Contre les SeP, les doses sur la même durée sont raisonnables, si on ne subit pas un SPE sans protection. Dans cette éventualité on aura intérêt à pouvoir se mettre à l’abri dans un caisson protégé d’eau ou d’aliments (protons !) pendant le temps de l’évènement. Dans ces conditions on peut envisager deux ou trois voyages aller-retour Terre/Mars/Terre sans conséquences graves (fixées internationalement à l’augmentation de plus de 3% du risque de développer un cancer, ce qui n’est pas rédhibitoire). Il faudra bien évidemment mesurer les doses reçues pour rester dans des limites acceptables (« ALARA »…même si dans ce sigle, le 3ème « A » est pour « Achievable » et non « Acceptable »). On pourrait cependant très bien faire le voyage aller et retour pour 0,3 sieverts, bien à l’intérieur des 1 à 4 sieverts conduisant à ce seuil de 3% de risques.

Illustration de titre : partie habitable du Starship. « unofficial interior concept ». TechE Blog, Deep Space Courrier. SpaceX n’a pas donné de plan précis de son aménagement. Il va varier suivant les différentes étapes de l’établissement de l’homme sur Mars.

Illustration ci-dessous : plan de l’intérieur d’un Starship (crédit Philip Lütken, architecte). A noter que ce plan a pour objet de loger 100 personnes, c’est une version futuriste du transport. Au début il n’y aura à bord qu’une douzaine de personnes et beaucoup d’équipements.

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Index L’appel de Mars 21 03 06

Aller sur Mars ne sera pas une épreuve mais un plaisir ! Le nouvel administrateur de la NASA est un partisan des vols habités

Les adversaires de l’implantation de l’homme sur Mars, comme Madame Ekström dans son livre « Nous ne vivrons pas sur Mars, ni ailleurs », sont dans une situation facile. Ils déclarent impossible quelque chose qui n’existe pas encore et qui n’a pas été tentée. Je ne nie pas que le projet de vivre ailleurs que sur Terre soit difficile à mener à bien, puisque l’environnement terrestre est celui dont nous sommes le fruit et que nous devrons transporter avec nous ou recréer ailleurs ce qui dans cet environnement est vital pour nous. Mais je pense qu’on ne peut affirmer qu’il soit impossible de mener à bien ce projet car ce ne serait pas la première fois que l’homme aurait quitté son milieu pour s’adapter à un autre. La difficulté n’est pas une raison pour renoncer car nos avancées technologiques sont tout près de nous permettre de réussir.

Mes contradicteurs (Sylvia Ekström et son mari, Javier Nombela) invoquent d’abord le risque astronautique. Je réponds.

Mon premier point concernera les statistiques. Les voyages jusqu’à Mars ne sont certes pas des voyages de routine et « faciles » mais dire qu’un pourcentage très élevé sont des échecs n’est pas vrai. Tout dépend de la période à laquelle on se réfère et des équipes d’ingénieurs qui en sont chargés. On ne peut mettre dans la même statistique, comme le font mes contradicteurs, les premiers vols et les plus récents, ni les essais de ceux qui visiblement ne maîtrisent pas la technologie et les réussites de ceux qui la maîtrisent, c’est-à-dire les Etats-Unis, comme le prouve leur « track-record » : depuis 2001, onze succès, aucun échec. C’est sur cette base qu’il aurait fallu considérer l’avenir, du moins en ce qui concerne les missions robotiques impliquant les mêmes masses que les plus récentes (Perseverance) et qui seraient transportées par les mêmes vecteurs.

Par ailleurs la statistique n’a vraiment plus aucun sens si on considère la dépose sur Mars non plus de la charge utile d’une tonne (cas de Perseverance ou de Curiosity) mais d’une charge utile de 100 tonnes comme veut le faire Elon Musk avec son entreprise SpaceX, charge utile complétée par son vaisseau Starship, lui-même d’une masse (à sec) de 180 tonnes, puisqu’il veut le faire atterrir sur Mars pour ensuite pouvoir en repartir avec des passagers. Il est indispensable d’évoquer ce projet d’Elon Musk car je crois que si l’on va sur Mars en vol habité, on utilisera son Starship plutôt que n’importe quel autre vecteur (SLS, Chang-Zheng-9 ou Blue-Origin). Or, avec ce vaisseau, on aura une véritable rupture technologique puisque l’EDL ne sera plus une simple chute freinée par un bouclier largable puis par un parachute, mais un vol freiné par le corps même du vaisseau, donc une portance avec une certaine trainée, et un certain contrôle de la direction donné par des ailerons (99% de l’énergie sera absorbée par ce freinage aérodynamique). Enfin il y aura beaucoup plus de contrôle à l’atterrissage parce que le vaisseau disposera de davantage d’ergols en fin de descente et surtout d’une présence humaine à bord. Quand on prend en compte que la commande en direct depuis la Terre est impossible puisqu’il y a un décalage de temps de 3 à 22 minutes entre la Terre et Mars, cela est très important. Donc une nouvelle série statistique sera à ouvrir lors de la mise en service de ce Starship. Ce qu’on peut mentionner quand même comme acquis des Américains, c’est qu’avec la technologie des missions robotiques antérieures, ils ont appris à gérer les fluctuations de l’atmosphère martienne et ils devront toujours utiliser leur savoir-faire dans ce domaine.

Lors de l’atterrissage, mes contradicteurs évoquent un choc comparable à « un accident de voiture à vitesse modérée, supportable mais pas agréable à subir ». Il résulterait du freinage brutal par airbags et par parachute précédant, au dernier moment, une phase, violente, de rétropropulsion. C’est un « doux mélange » de techniques qui ne sont pas employées ensemble. Quand les astronautes descendent de l’ISS avec une capsule Soyouz, ils n’utilisent pas de rétropropulsion mais seulement des parachutes, d’où sans doute le choc mentionné. Par ailleurs lorsque le rover Perseverance comme le Rover Curiosity ont touché le sol, ils y étaient déposés en douceur par la grue volante embarquée rétropropulsée, sans choc (il n’y a qu’à voir le film de l’atterrissage de Perseverance et l’état du véhicule après pour constater qu’il n’y a pas eu « d’accident de voiture »). Lorsque les passagers d’un Starhip se poseront sur le sol de Mars, ils seront également rétropropulsés et ils le seront bien plus tôt que dans le cas d’un EDL  (Entry, Descent, Landing) actuel puisqu’il n’y aura pas de phase parachute. Même si tout au long de l’EDL la décélération sera très forte (de toute façon on partira de 27.000 km/h en haut de l’atmosphère) l’atterrissage se fera sans changement brusque de vitesse, donc « en douceur » (du fait des possibilités de propulsion et rétropropulsion, l’EDL pourrait durer un peu plus que les fameuses « 7 minutes de terreur »). De toute façon cet EDL sera un événement exceptionnel (deux pour un voyage et au plus deux ou trois voyages dans une vie).

En passant, je veux mentionner aussi le ridicule de choisir le terme « amarsissage » pour dire qu’on atterrit sur Mars. On ne va pas changer de mot à chaque fois qu’on change d’astre où l’on va se poser (qu’aurait-on dû dire en « langage correct » quand Philae s’est posé sur la comète Churyumov-Guerasimenko ?). Les Anglophones utilisent un seul terme, le verbe « to land » et ils ont bien raison. Mais le choix de ce terme restrictif d’« amarsissage », peut aussi avoir un sens plus profond, celui de ne pas vouloir aller se poser ailleurs ou du moins de limiter a priori les possibilités puisqu’on ne veut même pas les considérer.

Pour ce qui est du trajet interplanétaire, Madame Ekström considère que les corrections de trajectoires présentent une difficulté particulière. Ce n’est pas exact. Je ne veux pas dire qu’une correction de trajectoire ne soit pas un exercice délicat, et dangereux si elle échoue, mais je constate qu’aucune des missions robotiques qui ont visé Mars depuis des décennies et quelle que soit l’équipe de quelques pays que ce soit qui ait réussi son injection interplanétaire, n’est allé se perdre dans l’espace. Une sonde japonaise (Nozomi, en 2003) n’a pas pu se mettre en orbite de Mars mais c’est parce qu’elle avait perdu ses ergols, ce qui l’a empêchée d’exécuter la manœuvre commandée (mais elle est quand même parvenue dans l’environnement martien).

Pour ce qui est de la durée, je suis comme mes contradicteurs, dubitatif sur la possibilité de la réduire à un mois. A mon avis, tant qu’on utilisera la propulsion par ergols liquides, on ne descendra pas en-dessous de 5 mois. Je ne pense pas d’ailleurs qu’il soit souhaitable de descendre en dessous de 6 mois car, par mesure de sécurité, il faut sauvegarder autant que possible une « trajectoire de libre retour », c’est-à-dire une trajectoire qui permette de revenir sur Terre sans dépenses supplémentaires d’énergie, au cas où pour une raison ou une autre l’équipage ou le contrôle mission déciderait que le vaisseau ne doit pas descendre sur Mars. Le voyage de retour serait beaucoup plus long que le voyage aller (les planètes se déplacent et il ne suffit pas de revenir jusqu’à l’orbite terrestre, il faut aussi que la Terre se trouve à l’endroit de l’orbite où le vaisseau accède au moment où il y accède !) mais au moins il serait possible. L’optimum, de ce point de vue, serait un vol propulsé à 5,08 km/s au départ de la Terre qui induirait un voyage aller de 180 jours et un « libre retour » de deux ans. La durée est une contrainte et six mois est sans doute un maximum supportable et souhaitable pour diverses raisons mais il ne faut pas en exagérer le désagrément. Claude Nicollier m’a dit avoir énormément apprécié ses séjours dans l’espace.

Je parlerai dans le prochain article de la vie à bord.

NB : Je ne veux pas omettre de mentionner un autre biais négatif des auteurs que je trouve absolument ridicule, celui de l’écologie poussé à l’absurde. Ils évoquent la « pollution » causée par Elon Musk à l’espace profond par l’envoi de sa voiture Tesla lors du lancement de la première fusée Falcon-Heavy. Parler de pollution dans l’espace profond où se trouve toute la matière de la Terre, et le reste, n’a absolument aucun sens. Il n’y a pollution que s’il y a gêne créé à quelqu’un par corruption de son environnement. La Tesla et son « Starman » ne généreront pas plus de pollution que n’importe quel astéroïde et il y en a des milliards dans notre système solaire.

Illustration de titre : Nous sommes à environ 120 km au dessus de la surface de Mars. Le Starship amorce sa descente dans l’atmosphère. On voit déjà à la surface exposée, la formation d’un plasma qui va devenir ultra-chaud au fur et à mesure que l’atmosphère épaissira et avant que la vitesse se réduise du fait précisément de cette résistance de l’atmosphère. Une double coque en acier inoxydable et des tuiles ablatives, en matériau composite réfractaire, vont dissiper la chaleur la plus forte. Image, crédit SpaceX.

Illustration ci-dessous : l’architecture du vol aller et retour. C’est simple, efficace…et beau. Crédit SpaceX.

PS: Le Sénateur démocrate (centriste) de Floride, Bill Nelson, a été proposé hier par le Président Joe Biden comme nouvel Administrateur de la NASA. cette proposition doit être ratifiée par le Sénat. Bill Nelson, né en 1942, est diplômé des Universités de Yale et de Virginie-Charlottesville (comme moi, pour ce qui est de l’UVa, Virginie-Charlottesville, mais il était étudiant à la Law School et moi en Economie, ce qui aux Etats-Unis est totalement séparé !). Juriste, il a suivie une longue carrière politique. Mais il a été également astronaute à bord de la navette Columbia du 12 au 18 janvier 1986 (dix jours avant l’accident de Challenger). Il était membre du NSC, National Space Council (comité consultatif de la NASA) depuis Mai 2019. Ce comité se prononce sur les grandes questions programmatiques de la NASA.

Il est intéressant de noter qu’il avait été nommé à ce NSC par l’ancien Administrateur Jim Bridenstine qui d’après Wikipedia avait dit de lui :  « Nelson est un véritable champion des vols spatiaux habités et il ajoutera une valeur considérable lorsque nous irons sur la Lune et sur Mars ». Cela augure bien de la suite…n’en déplaise aux adversaires des vols habités qui pensaient que le Président Joe Biden allait les soutenir (et cela constitue une heureuse surprise pour ceux qui, comme moi, pensaient qu’il allait redonner priorité à l’« espace pour la Terre »)!

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Compétences en études martiennes

Dans le cadre de la controverse sur le livre de Sylvia Ekström, certains m’ont critiqué parce que j’étais a priori moins qualifié qu’elle pour parler de Mars puisqu’elle est astrophysicienne et que je suis économiste. Je reviens sur le sujet parce que je pense qu’il est important que mes lecteurs réalisent certaines vérités (certains l’ont déjà fait mais je m’adresse à tous).

Ce qui est aujourd’hui l’objet de réflexions et de discussions concernant Mars, ce n’est plus l’identification d’un objet dans le ciel par étude de la lumière qu’il réfléchit et que l’on reçoît dans nos télescopes, c’est l’astronautique pour y aller…et en revenir ; c’est les sciences de l’énergie pour savoir comment l’extraire d’une planète sans pétrole et sans eau liquide ou, si l’on doit l’importer de la Terre, ce qui fonctionnera le mieux dans l’environnement particulier de Mars ; c’est la géologie et l’exobiologie pour comprendre l’histoire de la planète et ce que contient son sol, le comparer à celui de notre Terre et mieux comprendre le phénomène de la vie (que l’on en trouve ou non des traces sur Mars) ; c’est la mesure de la force des radiations et la connaissance du corps humain ; c’est bien sûr la médecine pour prendre soin de la machine la plus précieuse que nous ayons, notre propre corps ; c’est l’ingénierie chimique pour savoir comment exploiter les ressources minérales locales ; c’est l’agriculture pour savoir comment faire pousser des plantes, sous serre, en surface d’une planète dont le sol est stérile mais qui reçoit une quantité non négligeable de lumière du Soleil et qui dispose d’eau, cet élément si précieux, en phase solide et donc liquéfiable ; c’est l’ingénierie de la construction pour savoir comment édifier des habitats qui devront être conditionnés pour être vivables ; c’est les télécommunications pour obtenir la meilleure liaison possible avec la Terre et pour atteindre n’importe quel point de la planète en dépit de la ténuité de l’atmosphère et de l’absence d’ozone (ce qui devrait imposer le choix de satellites géostationnaires plutôt que de flottes de satellites en orbite basse, le problème des distances étant atténué du fait de la plus petite masse de Mars) ; c’est l’impression 3D pour pallier l’impossibilité d’importer en masse des objets usuels et l’impossibilité de le faire en dehors des fenêtres éloignées de 26 mois ou les transports sont possibles ; c’est enfin l’économie pour savoir comment financer le démarrage d’une implantation et comment ensuite y favoriser des activités qui rendront la vie possible sur le long terme sans que les gens soient obligés de vivre avec l’assistance de la Terre pour l’« éternité » (ce qui serait impossible).

Donc aujourd’hui Mars, est un objet interdisciplinaire qui est devenu un sujet d’étude et de réflexion pour un économiste ou un agronome ou un ingénieur, en quelque sorte un « polytechnicien », mais qui n’est plus que très partiellement un sujet où un astrophysicien puisse apporter une contribution dominante pour ne pas dire exclusive. Le seul sujet qui reste de son domaine est celui des radiations, mais seulement sur le plan des sources, des doses et des probabilités de variations d’intensité, pas sur celui des dommages qu’elles peuvent causer, ni des protections nécessaires et suffisantes, ni sur celui des traitements réparateurs. Ceci n’exclut évidemment pas qu’une personne qui a démontré ses capacités d’intelligence, de réflexion et de travail, en passant avec succès des diplômes dans une discipline difficile, puisse s’intéresser utilement au sujet, comme très certainement madame Ekström. Mais il n’y a malheureusement pas (encore) de diplôme d’études martiennes pour reconnaître les compétences générales et suffisantes des uns et des autres, pour permettre de dire qui est habilité à en parler avec autorité et qui ne l’est pas.

Donc quand Mme Ekström choisit pour titre de son livre « Nous ne vivrons pas sur Mars ni, ailleurs », elle exprime une opinion, son opinion. J’ai exprimé l’opinion contraire tout au long de ce blog. Comme nous sommes à l’aube de l’ère spatiale et que nos technologies sont toujours dans une phase d’élaboration, et bien que cette phase soit aujourd’hui très avancée, la certitude n’est pas possible. Nos arguments, à elle et à moi-même, ne peuvent reposer que sur des faits et une logique pour les extrapoler. Elle a une approche a priori pessimiste. Je pense que mes anticipations sont meilleures que les siennes car plus équilibrées. L’avenir donnera raison à l’un ou à l’autre.

PS: Dans les prochaines semaines je prendrai un à un les arguments de Mme Ekström pour y répondre avec mes propres arguments. Le lecteur jugera.

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