En 2014, au 65ème International Astronautical Congress (IAC), un groupe d’étudiants du MIT conduit par Sydney Do, doctorant du département d’aéronautique et d’astronautique, a présenté son analyse de la faisabilité d’un établissement humain sur Mars en utilisant les technologies d’aujourd’hui. Pour effectuer cette analyse les étudiants se sont placés dans l’optique des promoteurs du projet « Mars One »* et ils ont considéré plusieurs des éléments importants du support vie (« ECLSS ») dont pourraient bénéficier les colons dans ce contexte particulier. Ces éléments sont principalement la disposition d’une atmosphère respirable et de pièces de rechange suffisantes dans le cadre d’une population régulièrement croissante. Chacun est développé selon des hypothèses conformes au plan de Mars One et l’un des développements, sur des hypothèses très restrictives et peu probables concernant l’atmosphère, conduit les étudiants à conclure que les colons mourraient 68 jours après avoir débarqué sur Mars. C’est une conclusion qui n’a absolument aucun risque de se vérifier dans la réalité car il suffira de ne pas appliquer ces hypothèses extrêmes (et donc absurdes).
*Mars One prévoit un établissement permanent sur Mars avec des vols dont la population croissante à chaque fenêtre de lancement, ne disposerait pas de possibilité de retour sur Terre, parce que ce serait beaucoup moins coûteux. J’ai discuté de ce projet et des principes de la “colonisation” à la RTS le 6 mars (voir ci-dessous).
Il faut reprendre le développement pour bien comprendre : (1) la composition de l’atmosphère peut être connue mais elle ne peut être régulée selon cette composition (on ne peut enlever de l’oxygène sans enlever en même temps de l’azote). En cas de déséquilibre il faut donc en évacuer un pourcentage global jusqu’à ce que la quantité d’oxygène revienne dans des limites acceptables (26 à 28%) par rapport à une atmosphère à 0,7 bars, puis rajouter de l’azote pour revenir effectivement à 0,7 bars. (2) L’oxygène des habitats provient exclusivement des plantes comestibles cultivées, dès l’arrivée sur Mars, en cohabitation avec les êtres humains ; leur production (d’oxygène) est variable dans le temps selon le cycle de la plante ; la quantité produite est particulièrement élevée lorsque la plante arrive à maturité ; cette maturité intervient 30 jours après plantation pour les laitues et 62 jours pour le blé ; ceci conduit donc à des déséquilibres successifs. (3) l’azote est importé de Terre et les réserves s’épuisent au bout de 66 jours du fait des rééquilibrages successifs nécessaires pour faire face aux déséquilibres successifs. (4) Après cela, soit les corrections continuent mais elles ont pour effet de réduire la pression atmosphérique globale pour maintenir un ratio oxygène / azote acceptable ce qui très rapidement conduit à l’hypoxie, soit le système d’équilibrage est arrêté mais le risque d’incendie devient extrême.
Ces hypothèses extrêmes sont évidemment très peu réalistes par rapport à ce que serait une vraie mission habitée sur Mars (indépendamment du projet de Mars One, irréaliste sous bien des aspects). Les auteurs de l’étude le reconnaissent d’ailleurs volontiers car ils font eux-mêmes des hypothèses alternatives. Ce qui est dommage c’est que la plupart des médias se soient arrêtés à ces préliminaires et aux intentions « farfelues » de Mars One. En effet la solution est bien évidemment l’extraction sur Mars de l’eau et des gaz nécessaires à la vie, à partir de la glace d’eau et de l’atmosphère martiennes. Il n’est plus nécessaire de démontrer la présence de la glace d’eau (H2 + O2) un peu partout à la surface de Mars y compris aux latitudes moyennes et outre le CO2, qui implique aussi l’O2, l’atmosphère martienne contient aussi de faibles quantités d’azote (2%). C’est d’ailleurs parce que Mars possède cette eau et ces gaz, qu’envisager de s’y établir est plus intéressant que de le faire sur n’importe lequel des autres astres aujourd’hui accessibles à l’homme. Par ailleurs pour éviter d’avoir à purger l’atmosphère de l’habitat en fonction des poussées de production d’oxygène par les plantes, il suffit de cultiver les plantes dans un local séparé de l’habitat, de stocker l’oxygène et d’alimenter régulièrement l’habitat en fonction des besoins. On sait aussi extraire l’oxygène de l’atmosphère de CO2 avec l’apport d’un tout petit peu d’hydrogène (une partie pour dix-huit selon la réaction de Sabatier, fin du XIXème siècle).
Une autre critique des étudiants est que le niveau de TRL (Technology Readyness Level) pour plusieurs des technologies nécessaires au fonctionnement du support vie n’est pas suffisamment élevé. Certes et cela est dû au fait qu’on a fait très peu de tests préparant à l’établissement de l’homme sur Mars. Cependant il faut bien voir que les technologies requises et considérées dans cette étude ne sont pas extraordinairement sophistiquées et il n’y a peu de doute que le moment venu le TRL convenable puisse être obtenu facilement. Nous proposons de chercher à l’atteindre dès maintenant.
Par ailleurs, les étudiants considèrent que dans le cadre d’une population croissante et étant donné qu’il n’y a pas d’industrie sur Mars, le besoin de pièces détachées pour les équipements permettant le fonctionnement et la survie de la colonie, épuiserait rapidement la capacité totale de lancement dont on disposerait à partir de la Terre. L’objection n’est pas fausse mais revient à supposer qu’on ignorerait ce problème en envoyant plus de gens sur Mars que ne permettrait la gestion des pièces de rechange. C’est quelque chose que Mars One semblent vouloir faire mais que nous voulons, nous, Mars Society, éviter, en anticipant et en refusant d’envoyer dès maintenant des gens sans possibilité de retour. Il semble par ailleurs évident que (1) les colons devront au plus tôt démarrer la production sur Mars de tous les produits semi-finis simples puis de plus en plus complexes à partir des matières premières martiennes, et que (2) les imprimantes 3D devraient nous permettre de fabriquer de plus en plus de produits sophistiqués en utilisant des matières premières locales.
Les gens de Mars One veulent aller sur Mars « n’importe comment », nous voulons y aller raisonnablement. Nous souhaitons le TRL suffisant et ne voulons entreprendre que ce qu’il est possible d’entreprendre. En d’autres termes, ce n’est pas parce que les gens de Mars One veulent aller sur Mars sans beaucoup réfléchir et que les étudiants du MIT critiquent leur projet sur des présupposés excessivement rigoureux, qu’il nous faut y renoncer. Il ne faut pas désespérer, les premiers hommes qui iront sur Mars pourront y survivre plus de 68 jours; ils n’iront pas dans le cadre de Mars One et ils disposeront d’un ticket de retour.
Référence: IAC-14-A5.2.7 “An independent assessment of the technical feasibility of the Mars One mission plan” par Sydney Do et al. (y compris Olivier de Weck, diplomé de l’ETHZ et professeur au MIT). Lien : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576515004294
Image à la Une : l’établissement de Mars One, vue d’artiste (crédit Mars One). NB les premiers colons sont supposés être arrivés en 2023 et on se prépare pour l’arrivée de ceux de 2025.
P.S: Mars Society Switzerland à la Radio
J’ai été invité à participer le 6 mars à l’émission “Versus-Penser” sur la RTS “Espace 2” au cours de laquelle j’ai discuté avec les journalistes Sarah Dirren et Francesco Biamonte des grands principes de la “colonisation”. Il y a été bien sûr question de Mars One (brièvement) mais surtout des motivations et des grands principes de cette “sortie de l’homme de son berceau”. Vous pouvez écouter l’émission en cliquant sur le lien ci-dessous. En la réécoutant moi-même j’ai eu deux regrets:
(1) avoir fait la (grosse) erreur de présenter la mission TGO comme une mission NASA alors que c’est bien évidemment une mission ESA (plus précisément ESA/Roscosmos) mais le raisonnement qui a introduit ce malheureux “exemple” reste bon: les missions d’explorations sont véritablement multinationales, même si elles sont décidées et organisées par un leader. D’ailleurs les Etats-Unis sont “pays participant” des suites d’instruments FREND et NOMAD (deux des quatre groupes d’instruments embarqués) de cette mission européo-russe. On peut extrapoler que les missions habitées futures vers Mars seront construites sur les mêmes principes avec un leader (agence ou peut-être consortium privé) et les meilleurs compétences, où qu’elles soient dans le monde.
(2) ne pas avoir mentionné le contrôle microbiologique de l’habitat, à côté de l’apesanteur et du risque radiatif, comme étant un des problèmes majeurs des missions spatiales habitées (j’aurais également dit que ce risque était quand même maîtrisable pour une mission de type martien, compte tenu d’une durée de vol relativement limitée).
J’espère que les auditeurs voudront bien m’excuser, d’autant que je pense que la discussion a mis en évidence des points de vue originaux et donc intéressants ! Lien vers l’émission: https://www.rts.ch/play/radio/versus-penser/audio/versus-penser-objectif-mars?id=8401320
