Pourquoi le premier village spatial doit être construit sur Mars et non sur la Lune

L’actualité est aujourd’hui la Lune. Notre astre compagnon est la cible aussi bien des Américains que des Européens. Je pense qu’effectivement l’homme y reviendra mais je doute fort qu’il y crée un village, c’est-à-dire un établissement permanent habité de façon permanente.

Au-delà de l’intérêt scientifique qu’on pourra trouver une fois arrivés sur place, les raisons de préférer aller sur la Lune plutôt que sur Mars sont compréhensibles. Constatant la proximité de l’une et l’éloignement de l’autre, on est naturellement conduit à penser qu’il est beaucoup plus facile d’aller sur la première. On a largement tort car il faut consommer autant d’énergie pour un voyage que pour l’autre puisque l’essentiel (environ 90%) est utilisé pour s’affranchir de l’attraction terrestre et la plus grande partie du reste est utilisée pour se freiner afin d’éviter de s’écraser en arrivant à destination (la gravité, toujours!). On a cependant un peu raison dans la mesure où la proximité de la Lune permet d’y accéder ou d’en revenir en trois jours alors qu’il faut au moins six mois pour aller sur Mars et surtout que l’on peut n’y partir que lors de fenêtres de lancement, ouvertes tous les 26 mois, et n’en revenir qu’après 30 mois d’absence alors qu’on peut partir et revenir de la Lune à tout moment de l’année.

Cependant les contraintes qui s’imposent aux séjours de longue durée sur la Lune sont trop fortes pour que l’on s’y installe vraiment puisque précisément on peut en repartir et y revenir facilement. Dit autrement, les raisons de s’y installer durablement plutôt que pour de courtes périodes ne sont pas telles qu’elles justifieraient de surmonter les difficultés que cela représente. En effet quel intérêt y aurait-il à rester sur la Lune 14 jours d’affilée sans lumière du Soleil (durée de la nuit lunaire) et exposé à une température de -150°C (sans compter que les températures de +100°C pendant le jour lunaire poseront aussi un problème énergétique)? Quel intérêt cela aurait-il de vivre longtemps soumis à une force de gravité de 0,16 g, débilitante pour les os ou les muscles* et gênante pour tout déplacement  alors que l’on n’y est pas obligé ? Quel intérêt cela aurait-il de rester exposé sans aucun écran aux radiations solaires (SeP) et galactiques (GCR) ou de vivre enterré pour s’en protéger alors qu’on peut revenir sur Terre quand on le veut (c’est à dire en fait, à la fin du jour lunaire, 15 jours terrestres après être arrivé)? Il y aura certes des missions de géologie ou de mises en place techniques (observatoires sur la face cachée) ou encore des séjours touristiques sur la Lune mais ils pourront être menés ponctuellement, pendant le jour lunaire et avec une installation de support vie fonctionnant par intermittences avec approvisionnement adéquat pour la période. Les géologues, astronomes ou autres scientifiques pourront déposer leurs instruments robotisés y travailler quelques jours et les télécommander ensuite en direct depuis la Terre (la Lune n’est distante que de 380.000 km soit à peine plus d’une seconde lumière !).

*la marche sur la Lune est rendue très difficile par la faible pesanteur et par le centre de gravité est placé très haut dans le corps, rendant l’équilibre précaire; la pompe cardiaque fonctionne avec la même force pour des besoins moindres.

Au contraire, les opérations sur Mars seront beaucoup facilitées par une installation permanente. Cela tient à la fois aux conditions d’accès relativement plus difficiles et aux conditions environnementales relativement moins dures. En effet le plus gros obstacle des missions martiennes est qu’on ne peut y commander en direct les robots qu’on y envoie puisque le « time-lag » varie entre 3 et 22 minutes dans un seul sens (6 minutes et 44 minutes pour une impulsion et le retour de cette impulsion sur Terre). Par ailleurs le fait d’être obligé de rester 18 mois sur place avant de pouvoir revenir, implique d’installer toutes les facilités nécessaires pour un séjour de toute façon déjà long. L’exposition aux radiations pendant le voyage, beaucoup plus long que pour aller sur la Lune, alors que les doses de radiations reçues au sol seront moindres (masse de l’atmosphère équivalente à une colonne d’eau de 20 cm), poussera à limiter le nombre de voyages dans une vie (on peut évaluer le maximum à trois ou quatre selon l’âge et le sexe). De plus, ce voyage restera cher non pas tant en argent (même énergie dépensée que pour aller sur Mars), qu’en temps passé (deux fois six mois !). Une fois sur Mars on sera donc incité à y rester aussi longtemps que nécessaire pour y mener à bien l’intégralité d’un programme prévu, sans la ou les coupure(s) d’un (ou plusieurs) aller et retour. Sur le plan environnementale, la durée du jour de 24h39 n’imposera pas les longues périodes d’obscurité et de froid de la nuit lunaire et permettra en particulier des cultures sous serres utilisant en partie plus ou moins grande l’énergie solaire. Une gravité de 0,38g ne sera pas aussi débilitante que celle générée à sa surface par la masse lunaire et la réadaptation sur Terre ne devrait pas être aussi difficile qu’au retour de la Lune pour une même période. Enfin, autant on pourra se contenter d’un confort spartiate pendant une quinzaine de jours, autant ce serait plus difficile pendant 18 mois.

Sur la Lune il n’y aura donc pas un village mais un dépôt d’équipements ou plus exactement une base activée périodiquement, pendant le jour lunaire, en fonction des missions (scientifiques ou techniques) ou des visites touristiques. Ce sera un peu une projection de ce qu’on fait aujourd’hui en Antarctique. Peu de personnes y hivernent et sur la Lune on se contentera aussi d’un service minimum pendant la nuit, pour veiller au bon fonctionnement des équipements des habitats en mode « repos », pour effectuer des dépannages d’urgence sur les équipements scientifiques (en dehors bien sûr de périodes de construction ou d’observation qui peuvent conduire à travailler la nuit). Il ne serait ni rationnel, ni économique de procéder autrement. Sur la Lune il pourra y avoir du personnel affecté à ces trois fonctions, qui feront des séjours assez longs, disons un an, mais compte tenu des problèmes de santé que cela implique et de la facilité relative de revenir sur Terre, il serait étonnant qu’ils soient vraiment plus longs. Enfin sur la Lune les ressources en eau semblent beaucoup moins importantes et facilement accessibles que sur Mars et la poussière plus agressives (érosion nulle puisqu’il n’y a jamais eu ni atmosphère ni eau courante) ; ce ne sont pas des détails pour la logistique. Sur Mars, par contre, il devra y avoir toutes les facilités nécessaires à la vie en autarcie pour un séjour qui ne saurait être inférieur à 18 mois et qui sera souvent du double (deux périodes synodiques).

On doit donc bien parler d’un projet de base lunaire et d’un projet de village martien. Ce n’est pas pareil ! Le risque à craindre en commençant par la Lune c’est que la difficulté de vie sur cet astre ne décourage d’aller un jour sur Mars qui lui sera assimilée à tort.

Image à la Une : Village lunaire (à gauche, crédit ESA) ; village martien (à droite, crédit SpaceX).

Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

17 réponses à “Pourquoi le premier village spatial doit être construit sur Mars et non sur la Lune

  1. Le centre de gravité d’un corps, malgré son nom, ne dépend pas de la gravité ambiante, mais uniquement de la répartition de la matière dans l’espace.

    1. En fait ce n’est pas si simple: (1) L’astronaute porte au dos un paquetage important (qui déplace son centre de gravité vers le haut) et comme son poids est devenu du fait de la gravité lunaire, très leger, sa stabilité au sol est compromise.
      (2) Par ailleurs nos differents capteurs osseux et musculaires ne ressentent pas de la même manière les contraintes qu’impose sur Terre la position de ce centre de gravité (avec ou sans paquetage).
      Le même phénomène existe dans une certaine mesure sur Mars mais la différence de gravité joue un rôle. Sur la Lune les indications d’équilibre ou de desequilibre sont beaucoup plus imprécises.

      1. Donc le vrai problème est de concevoir un paquetage qui ne déplace pas le centre de gravité.
        J’ose espérer que ce ne soit pas une difficulté insurmontable.

        1. Je pense que si, c’est un problème. Vous voulez le mettre où le paquetage (essentiellement le système de respiration avec les bouteilles à oxygène)? N’oubliez pas que l’astronaute doit être aussi libre que possible de ses mouvements. Le sac à dos est encore ce qu’il y a de plus rationnel.

          1. Vous raisonnez avec des technologies et contraintes de l’ère Apollo, ne me dites pas que les solutions adoptées à cette époque sont les seules possibles. Si réellement le problème du centre de gravité est si important, les innovations intervenues entre temps doivent être envisagées. La microfluidique, l’électronique, les habits flexibles et résistants, et bien d’autres technologies ont fait des progrès immenses depuis les années soixante. Avez-vous seulement envisagé les solutions offertes par les exosquelettes ?

          2. Dans un contexte où tout excès de masse importée de la Terre est extrêmement cher, je vois mal les premiers martiens recourir aux exosquellettes. Je vois mal aussi les bouteilles d’oxygène être fixées aux jambes.

  2. Je nuancerais les arguments en défaveur de l’établissement d’une base permanente (terme qui me semble plus approprié que “village”) sur la Lune en premier plutôt que sur Mars. Premièrement, énoncer qu’on a tort de se préoccuper de la plus grande distance est un peu “raccourci”. S’il est vrai qu’à MASSE EGALE il faut dépenser à peu près la même énergie pour aller sur la Lune ou sur Mars, c’est oublier qu’il faudra envoyer une bien plus grande masse vers Mars (et en utilisant un vaisseau plus complexe) pour assurer la vie des astronautes pendant 30 mois au lieu de 3 jours seulement pour aller vers la Lune! Deuxièmement, s’il est vrai que les conditions d’un séjour sur la Lune sont plutôt plus difficiles que sur Mars, je dirais “tant mieux”, c’est précisément ce qu’on attend d’un “banc d’essai”. Et pour moi, c’est ce que la Lune devrait être en premier dans la perspective de missions ultérieures vers Mars. Je doute en effet qu’un gouvernement ou une agence quelconque prenne le risque d’envoyer des êtres humains vers Mars sans s’être bien assuré au préalable par des tests de longue durée que tout devrait fonctionner comme attendu. Pour cela, il faut réunir le plus possible de conditions similaires à celles que l’on rencontrera lors d’une mission sur Mars, tout en gardant la possibilité d’un rapatriement rapide des astronautes sur Terre si un grave problème devait survenir. Quelle autre possibilité que la Lune remplit ces conditions?
    Quant aux problèmes de températures, de protection contre les radiations et de “mésogravité”, aucun n’est rédhibitoire et, là encore, les technologies à utiliser sont semblables sur la Lune ou sur Mars (même si, c’est vrai, c’est un peu plus difficile sur la Lune). On sait se prémunir contre les température extrêmes évoquées. On peut se protéger des radiations en “enterrant” les installations (utilisant les matériaux du sol) sur l’un comme l’autre corps céleste. Et pour ce qui est de la gravité, soit il y a un problème dans le cas d’un séjour de longue durée dans une gravité inférieure à la gravité terrestre, et alors 1/3 ou 1/6 en gros risquent de ne pas faire une différence significative, soit, comme je le pense, l’important est qu’il y ait une certaine gravité (pour que le corps et ses fluides restent soumis à la notion de verticale) et alors 1/6 ne devrait pas poser un problème beaucoup (un peu, peut-être) plus grand que 1/3.
    Je voudrais enfin souligner que les passionnés d’exploration spatiale devraient cesser d’opposer la Lune à Mars et vice-versa. C’est une “querelle de clocher” stérile, qui risque bien de n’avoir pour seul résultat que l’on n’ira en fin de compte NI sur Mars NI sur la Lune! Encourageons au contraire tous les projets qui visent à permettre à l’Homme de quitter enfin ses “petits ronds dans l’espace proche”, en orbite terrestre basse, pour s’élancer vers d’autres astres et s’y établir. Et si la Lune doit passer en premier, peu importe, l’appétit vient en mangeant (de ce point de vue, nos jeunes générations sont plutôt à la diète depuis des décennies 🙂 ) !

    1. “c’est oublier qu’il faudra envoyer une bien plus grande masse vers Mars (et en utilisant un vaisseau plus complexe) pour assurer la vie des astronautes pendant 30 mois au lieu de 3 jours seulement pour aller vers la Lune! ”

      Merci de comparer ce qui est comparable: si le but est réellement de construire un avant-poste autonome sur la Lune, alors il n’y a pas de grande différence de masse à envoyer sur la Lune ou sur Mars. Si on envoie des hommes que pour 3 jours sur la Lune, pas besoin de recycler l’eau et l’air, pas besoin de faire pousser de la nourriture fraiche.

      Par contre je vous rejoins sur le fait que ce qui sera développé pour la Lune, le sera pour Mars: source d’énergie, habitat, système de recyclage, système de minage de l’eau (extraction automatisée de la régolithe). Les différences entre la Lune et Mars ne sont pas aussi grandes pour permettre le design de 2 lignes de systèmes différents, tout au plus pourrait-on réduire d’un chouia l’épaisseur de l’isolation thermique voire de grappiller quelques dixièmes de millimètre sur l’épaisseur des parois due à la différence de pression Mars/Lune.

      1. Si on n’installe pas sur Mars ce qu’il faut pour recycler l’air, l’eau et produire sa nourriture, il faudra les importer à chaque fois de la Terre (je ne crois pas à la grande disponibilité de l’eau sur la Lune) et cela représente de la masse à transporter. Les capacités de transport seront limitées et je pense que les personnes allant sur la Lune auront autre chose à prendre avec eux.

      2. “Merci de comparer ce qui est comparable”. En effet, et c’était précisément le but de ma remarque. Il y aura bien une GRANDE différence de masse entre envoyer des astronautes sur Mars ou sur la Lune. Si vous vous embarquez pour un voyage de 6 mois (durée du trajet seulement) vous prenez avec vous le même “bagage” (sans compter le véhicule) que pour une excursion de 3 jours ?!

  3. On construira probablement des bases lunaires et martiennes dans les années où décennies à venir. Quant au village martien, il a autant de chance que celui de l’Antarctique où personne ne réside de manière permanente étant données les conditions extrêmes.
    La notion de village inclut une vie sociale à tous les âges depuis la naissance , ce qui n’a jamais été testé ni simulé et notre physiologie résulte de millions d’années d’évolution aux conditions terrestres. Nul ne sait donc comment et combien de générations le corps humain devrait s’adapter à ce nouvel environnement ?
    Il faudra sans doute expérimenter sur Terre puis en orbite les effets sur des sujets plus jeunes avant de l’imaginer sur la planète rouge.
    De plus, on ne pourra jamais imposer ce genre de vie à des enfants, donc la colonie martienne restera une fable de science fiction encore très longtemps …
    Il ne faut pas se faire d’illusions sur les espoirs de bases permanentes sur Mars qui va rapidement perdre de l’intérêt comme la Lune depuis 50 ans et il faudra attendre de disposer de fusées plus rapides pour en faire une destination touristique !
    Faites de beaux rêves !

    1. “Il faudra sans doute expérimenter sur Terre puis en orbite les effets sur des sujets plus jeunes avant de l’imaginer sur la planète rouge”? Comment voulez-vous simuler sur Terre des conditions de gravité inférieure à 1 g? Compte tenu de l’éloignement de la planète rouge et des risques du “voyage”, il est clair que lorsque les conditions seront réunies pour qu’une implantation humaine sur Mars soit plus ou moins autonome, des enfants y naîtront et y grandiront, pour lesquels cet environnement sera l’environnement “normal”; c’est sur Terre qu’ils se sentiraient peu à l’aise. On le constate sur Terre où des populations vivent dans des conditions qui à nous paraissent rebutantes et trop rigoureuses, mais qui leur conviennent mieux que nos conditions plus “confortables” parce qu’ils sont nés et ont été élevés dans celles-ci.
      Quant aux “fusées plus rapides” qui raccourciraient de manière significative les “temps de transit”, alors là, oui. ça c’est de la S.F.! Les lois de la gravitation universelle imposent des temps de parcours qui peuvent, certes, être un peu raccourcis en dépensant plus d’énergie, mais dans des limites restant restreintes.

  4. Bonsoir, n’y a t il pas de manière plus intelligentes de dépenser des énormes sommes d’argent, pour aller voir si il y a de l’eau sur Mars alors que 2 milliards de personnes sur Terre n’ont pas accès à l’eau potable?
    Y a t il une seule molécule de bon sens et d’intelligence sur Terre ou les lobbys industriels sont toujours les plus forts pour convaincre de ruiner encore plus les pays sur-endettés?
    Vraiment désespérant!
    Serge

    1. Et bien personnellement c’est votre réaction à mon article que j’aurais tendance à trouver désespérante si j’y accordais la moindre valeur (et ce n’est pas le cas).
      Ce qui m’intéresse c’est l’exploration spatiale (comme le titre de mon blog l’indique clairement) et cela n’a rien à voir avec l’action de quelque lobby industriel que ce soit!
      Vous vous focalisez sur l’accès à l’eau potable pour tous, c’est bien mais croyez vous que cela changerait quelque chose pour les personnes qui n’ont pas accès à l’eau si nous renonçions tous à vouloir aller sur Mars? J’en doute fort.
      Le sectarisme et l’hystérie dans le gouvernement des hommes n’ont jamais conduit à rien de bon. Occupez vous plutôt de votre intérêt pour l’eau potable et laissez les autres poursuivre leurs propres intérêts.

    2. Toujours le même argument “bateau”, qui aurait bloqué toute grande avencée humaine si on l’avait pris en considération, car on pourra toujours dire que les sommes ainsi investies auraient pu être plus utiles ailleurs. Il n’y a pas de “vases communicants”; renoncer à l’exploration spatiale (ou toute autre action du même genre visant à faire progresser les connaissances humaines) ne verrait pas un centime de plus consacré à la cause, juste en elle-même bien sûr, que vous défendez. Par ailleurs, il faut relativiser les sommes en jeu; si vraiment vous voulez une plus “juste” et efficace attribution des ressources, intéressez-vous alors plutôt aux dépenses militaires, d’un tout autre orde de grandeur que celles consacrées à l’exploration spatiale, particulièrement dans un pays déjà de loin le plus (sur)armé de la planète comme les USA!

    3. En fait il n’y a que peu d’autres moyens plus intelligents que, non pas de dépenser, mais d’investir pour les générations futures. La recherche fondamentale en sciences et technologies est extrêmement profitable, comme toutes les études économiques sur le sujet le montrent. Le retour sur investissement est certainement un multiple des sommes investies, le principal problème étant que les décideurs sont peu accoutumés à miser sur le long terme (plus de 10-20 ans) . C’est pourquoi la recherche fondamentale est principalement endossée par les gouvernements.

      Par exemple les téléphones actuels sont un condensé de technologies issues de recherches principalement gouvernementales, dont voici une liste non-exhaustive :
      – grâce à des savants visionnaires l’électricité depuis le 18ème siècle, permettant entre autres l’accès à cette énergie, l’éclairage, les appareils électriques et la maîtrise des ondes électro-magnétiques,
      – grâce à la mécanique quantique (après ~1900), les semi-conducteurs permettant la miniaturisation de l’électronique,
      – grâce au secteur spatial (dès ~1960) les télécommunications par satellite et l’observation de la Terre,
      – internet (~1980), issu de l’armée US, et le web (~1990), issu du CERN,
      – le positionnement géographique GPS (~1980), issu de l’armée US, possible en autres par la relativité d’Einstein (1905-1915),
      – grâce à d’énormes recherches dans la science des matériaux et à la chimie, les batteries, les écrans plats à cristaux liquides ou à diodes,
      – le cryptage des données surtout développé par des mathématiciens payés par des gouvernements,
      – etc.

      Un exemple du retour du spatial pouvant impacter des milliards d’humains défavorisés sont les panneaux photovoltaïques. Actuellement de nombreuses régions pauvres peuvent non seulement avoir accès à la lumière la nuit et à internet, mais aussi actionner des pompes pour l’eau grâce aux panneaux solaires et des batteries bon marchés. Cette technologie a été en bonne partie développée d’abord pour l’usage spatial, mais promet de jouer un rôle majeur dans la crise énergétique actuelle. Qui l’aurait prévu il y a 60 ans ?

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