Au commencement était le gaz et la poussière

Au commencement était le gaz et la poussière, la poussière elle-même était nouvelle dans l’Espace puisqu’elle avait été produite après le gaz dans le cœur des étoiles mortes explosées à l’origine de notre nébuleuse. Puis avec l’écoulement du temps, toujours long, un jour, une autre perturbation dans notre futur environnement initia une contraction des éléments qui s’y trouvaient. La contraction entraîna, dans une environnement gazeux de plus en plus dense, l’accrétion de grains de poussière avec d’autres grains de poussière, des galets puis des rochers, puis des agrégats de poussière, de galets et de rochers par le jeu de la force de gravité qui investissait la matière. Enfin une nouvelle étoile s’alluma, notre Soleil, dans le centre le plus dense du nuage, plus dense parce que centre. Et petit à petit autour d’elle des planètes commencèrent leur rotation presqu’éternelle puisqu’elle continue à ce jour, dans la chaleur des impacts de leur naissance et de la désintégration radioactive de leurs éléments chimiques les plus instables.

Il restait malgré tout des assemblages orphelins qui n’avaient pu s’agglomérer. L’espace est vaste et la densité essentielle. Ces orphelins ce sont les myriades d’astéroïdes qui nous entourent. Dans notre système on les retrouve nombreux dans trois ensembles : la Ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, la Ceinture de Kuiper au-delà de Neptune, toutes deux plus ou moins dans le plan de l’écliptique solaire, et plus loin encore la sphère gigantesque du Nuage de Oort comme une coque ou un halo enveloppant tout ce qui est commandé par la force de gravité du Soleil. Une partie des astres de la Ceinture d’astéroïdes est sèche car ils se sont formés dans la chaleur, en deçà de la Ligne des glaces et, au-delà, la glace est partout présente comme elle l’est dans les lunes des planètes gazeuses, de Jupiter à Neptune.

A ces deux catégories d’astéroïdes, primitifs, s’ajoutent une troisième catégorie plus récente puisqu’elle résulte des chocs des météores*, astéroïdes primitifs et planétésimaux, sur les planètes déjà formées, et une quatrième dont on est devenu récemment conscients, celle des astéroïdes provenant de l’extérieur du système solaire comme le fameux Ouméaméa ou le moins fameux Borisov. Et, pour compliquer le tout, les rencontres entre astéroïdes évidemment inévitables dans les zones où ils sont nombreux, provoquent de temps en temps des décrochements vers les régions inférieures et le Soleil.

NB : *les météores sont les astéroïdes qui pénètrent dans l’atmosphère planétaire.

A part les rares intrus venus d’autres systèmes, l’ensemble de ces formations de roches et de poussière sont les témoins de nos premiers milliards d’années, depuis le début de l’accrétion jusqu’à la fin de la formation de notre système planétaire. Ce sont aussi les témoins de nos échanges interplanétaires jusqu’aujourd’hui mais évidemment davantage dans notre passé le plus violent (car les météores dans notre système « mature » sont devenus rares et moins massifs). C’est un véritable livre de sciences naturelles et le premier livre de notre Histoire et c’est pour cela qu’il est passionnant de les observer dans leurs débris et leurs traces laissées sur Terre, sur la Lune et sur Mars, et dans le ciel, en allant les photographier, les toucher (par sondes robotiques interposées!), les prélever, les analyser.

Le livre n’est évidemment pas facile à lire car le langage n’est pas clair (on apprend le code en même temps qu’on le lit) et que l’histoire est longue et a été très mouvementée. En principe les astéroïdes les plus éloignés du Soleil sont les plus primitifs (comme Arrokhot anciennement Ultima Thulé, objet de Kuiper observé par la sonde New Horizons après son survol de Pluton et Charon). Les plus évolués sont évidemment ceux qui proviennent d’impacts survenus sur d’autres planètes (les SNC* martiens par exemple). Les comètes, provenant probablement du Nuage de Oort sont des objets très anciens mais lorsqu’elles approchent du Soleil, elles perdent leur virginité par la chaleur et le dégazage. Les objets de la Ceinture d’astéroïdes sont de deux sortes car c’est à ce niveau qu’a fluctué la Ligne de glace (d’eau). Malheureusement (si l’on peut dire) pour la lisibilité, la Ceinture a été « bouleversée » par le couple Jupiter / Saturne (en fait directement, Jupiter) qui selon le « Modèle de Nice » d’Alessandro Morbidelli, est descendu vers le Soleil au travers de cette région avant de repartir beaucoup plus loin vers l’extérieur du système solaire. Pendant la descente puis le rebroussement du couple, des astéroïdes ont été absorbés/accrétés par la planète, d’autres ont été projetés dans d’autres régions (aussi bien vers le Soleil que vers l’extérieur du système). Il reste donc une Ceinture beaucoup plus clairsemée qu’elle n’était à l’origine et contenant un mélange de corps secs (plutôt vers le Soleil) et de corps glacés (plutôt vers l’extérieur du système). On s’interroge sur Cérès le plus gros planétoïde de la Ceinture, qui est très riche en glace et qui pourrait venir de très loin vers l’extérieur du système.

*Shergottites, Nakhlites et Chassignites d’après les lieux où l’on a trouvé les premières d’entre elles (Indes, Egypte, France). Elles sont très rares, quelques 130 identifiées sur plus de 60.000 météorites répertoriées à ce jour. Par mi elles les Shergottites, basaltiques sont les plus nombreuses (et les moins intéressantes).

Au-delà du contenu en eau, la composition minéralogique varie selon la taille et l’origine. Cérès (980 km de diamètre) est une quasi planète, on dit une « planète-naine », comme Pluton (1180 km de diamètre) et elle s’est différenciée en différentes couches conduisant jusqu’à son centre qui comprend les éléments les plus lourds, le fer et les sidérophiles. Cette différenciation s’est faite par la chaleur résultant de l’énergie cinétique générée par la chute des divers astéroïdes qu’a accrétés la planète-naine du fait de la force de gravité inhérente à sa masse. Toutes les masses importantes orbitant dans le ciel ont subi ce processus. Parmi les plus petites masses, on trouve des astéroïdes qui proviennent par éclatement de plus gros objets (comme Cérès ou plus petits) et qui sont constitués d’un des éléments résultant de la différenciation thermique (« en gros », métaux ou silicates). Mais on trouve aussi des astéroïdes qui sont restés isolés et dont l’évolution depuis les temps les plus lointains a été très limitée (ils n’ont pas fondu même si la chaleur a joué son rôle pendant leur formation !). En fait ce sont les plus abondants dans notre système (près de 90%). On les nomme « chondrites ». Ils sont constituées de silicates dont une partie est structurée en « chondres », petits grains de quelques centaines de nanomètres comprenant outre des silicates, d’autres éléments dont des métaux. Bien entendu tous les chondres n’ont pas la même composition*  et tous les astéroïdes n’ont pas la même proportion de chondres. Par ailleurs ils peuvent être plus ou moins cratérisés ou couverts de rochers. A cela s’ajoute un dernier élément de différentiation, la proximité au Soleil. L’astre jeune était fougueux et violent. Selon la distance, son influence radiative, à commencer par la chaleur, a été plus ou moins marquée. Elle n’est évidemment pas du tout la même pour un astéroïde de la Ceinture de Kuiper et pour un astéroïde géocroiseur.

*pour tracer l’origine des molécules prébiotiques, on recherche les chondrites carbonées dont certaines contiennent des molécules organiques, comme la météorite de Murchison (1969 Australie) dans laquelle on a trouvé des acides aminés et des sucres.

Vous percevez maintenant un peu mieux le « tableau », la diversité et les déductions qu’on peut en tirer sur les premiers temps de notre systèmes et sur son évolution pendant la phase la plus active de sa formation. Et vous comprenez maintenant pourquoi les missions vers Bennu, Ryugu ou la comète Tchouryoumov Gerasimenko, sans compter les enseignements que l’on peut tirer des météorites martiennes, identifiées sur Terre par la composition des bulles de gaz atmosphérique qu’elles ont emportés de leur lieu d’origine et qu’on identifie par comparaison avec ce qu’on sait aujourd’hui de la composition de l’atmosphère martienne. Nous avons sous les yeux les hiéroglyphes de la mémoire du temps mais le déchiffrement ne peut se faire que par comparaisons, analogies, prélèvements, analyses, nombre suffisant d’observations. C’est difficile mais beaucoup moins que le déchiffrement du palimpseste de notre planète où il est quasiment impossible de lire le texte des premières pages effacé par l’érosion tectonique et la vie.

A côté de l’astronomie des origines de l’Univers et celle des autres galaxies, plus ou moins lointaines, l’étude des astéroïdes n’est donc pas à négliger car ils sont la matière dont nous sommes faits. Les molécules organiques ne manquent pas et c’est sur ces petits corps, avec un peu ou beaucoup d’énergie, que se sont déroulés les premiers stades menant à notre propre complexité.

Image de titre: astéroïde Bennu, crédit NASA..

image ci-dessous: météorite de Murchison, Crédit : Philippe Schmitt-Kopplin

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Index L’appel de Mars 20 04 30

Peut-on adhérer au “principe anthropique fort” autrement qu’animé par la Foi?

L’Homme est-il la finalité de l’Univers ? Autrement dit, la vie intelligente, consciente d’elle-même, de son environnement et communicante, est-elle la raison d’être de l’Univers ? La question est celle du « principe anthropique fort ». Elle fut posée en des termes moins bruts que les miens1 par l’astrophysicien Brandon Carter en 1973, donc assez récemment, mais elle est sous-jacente dans la conscience collective depuis « toujours ». On n’est en effet pas loin d’une question plus ancienne : « L’Univers a-t-il un « sens », a-t-il été conçu par un Créateur pour que l’Homme y apparaisse et puisse saisir ce sens ? ». Les religions y répondaient et y répondent encore bien sûr positivement, les plus primitives en interdisant d’y réfléchir, d’autres en nous laissant notre libre arbitre pour au moins en discuter les « modalités ». La Science s’interroge en envisageant que la réponse soit fort probablement négative parce que le Créateur ne fait plus partie de ses hypothèses depuis qu’elle a pris son envol et acquis son autonomie absolue, et depuis que nous avons pris conscience à la fois que nous n’étions plus au centre de tout et du « silence des espaces infinis ». Je ne vais évidemment pas apporter ici LA réponse mais ma réflexion. Pour préciser le sujet, je prends comme point de départ ce qu’écrivait Christophe de Reyff 2 dans un de ses commentaires sur mon article du blog « exploration spatiale » consacré à « Noël et notre place dans le Cosmos » (21 décembre 2019) :

Citations :

« Comme l’a écrit Einstein, « le plus incompréhensible dans l’Univers, c’est qu’il soit compréhensible ». On peut traduire cela en disant aussi bien que l’Univers est un miracle que le fait de le comprendre est aussi un miracle. À mon avis, il n’y a pas besoin de « faire comme si ». Il y aurait une infinité de façons de réaliser un Univers, mais semble-t-il, une seule qui a permis la chimie, la vie, l’évolution et l’émergence de l’Humanité. On nomme cette vue le « principe anthropique ». Ce principe existe dans deux formulations, faible et forte. La version forte va un peu plus loin et dit que l’Univers est tel pour que nous puissions non seulement exister, mais aussi le penser et le comprendre (au sens d’Einstein, mais aussi au sens de Pascal). C’est une vision téléologique (non pas théologique !) qui implique l’idée d’une finalité à tout ce qui existe. J’écarte ainsi absolument la vision de science-fiction des « multi-univers » qu’on appelle « multivers » qui, par définition, n’est pas scientifique, car c’est un énoncé qui, par principe, n’est pas démontrable, testable, réfutable, ou falsifiable au sens de Popper. »

J’y ajoute une autre citation, apportée également par Christophe de Reyff et qui est de l’astrophysicien Leonard Susskind :

« Regarding recently discovered dark energy and its implication on the cosmological constant, the great mystery is not why there is dark energy. The great mystery is why there is so little of it [10^−122] … The fact that we are just on the knife edge of existence, [that] if dark energy were very much bigger, we wouldn’t be here, that’s the mystery.” A slightly larger quantity of dark energy, or a slightly larger value of the cosmological constant would have caused space to expand rapidly enough that galaxies would not form… »

Fin de citations

Comme l’évoque Christophe de Reyff, si certaines bases de l’Univers (les « constantes fondamentales » aux valeurs numériques encore et toujours inexpliquées) avaient eu des valeurs différentes pour des quantités extrêmement faibles (le « 10 puissance moins 122 » mentionné ci-dessus est en langage « développé » un nombre inimaginablement petit : 0, virgule, suivi de 121 zéro et enfin d’un 1 !), il n’y aurait pas eu d’Univers dans lequel la chimie organique basée sur le carbone, l’évolution prébiotique, la vie, son évolution et finalement notre existence même auraient été possibles (et dans lequel nous aurions pu nous interroger). Pour prendre un autre exemple, dans ses excellents mémoires (« Je n’aurai pas le temps », Seuil, 2008), Hubert Reeves évoque sur ce même sujet ce que disait Fred Hoyle à propos du carbone : « Si les propriétés des niveaux d’énergie du noyau de carbone n’avaient pas exactement les valeurs numériques qu’elles ont, le carbone serait pratiquement inexistant dans la nature ». Et, je précise, si telle avait été la situation, la vie dans sa complexité n’aurait pas été possible non plus puisque le carbone avec ses nombreuses liaisons chimiques possibles est au cœur de nos molécules d’êtres vivants.

Mais je voudrais aller plus loin.

Même si l’on constate que les conditions extrêmement fines pour l’Univers improbable dans lequel nous vivons ont bien été réunies, notre émergence en tant qu’espèce vivante et consciente dans ce contexte, a été, tout autant, tout à fait improbable. Autrement dit je vois deux phases (ou deux « tiroirs ») utiles à la discussion de la réponse à l’interrogation posée par le principe anthropique fort : celle des conditions physico-chimiques d’origine nécessaires et, ensuite, celle de l’évolution prébiotique puis biologique présupposant ces conditions.

Il faut bien voir que – après que les éléments chimiques dont nous sommes constitués sont apparus (hydrogène puis hélium primordiaux) et se sont enrichis (par nucléosynthèse dans le cœur des étoiles) dans toute la gamme des éléments qui existent aujourd’hui « dans la nature » (dont le carbone !), et ce dans le contexte des quatre grandes interactions fondamentales structurant l’Univers (gravité, électromagnétisme, interaction nucléaire forte et interaction nucléaire faible), et que donc l’Univers devienne potentiellement viable pour nous ou nos équivalents, êtres conscients, technologues, « faber » et communicants – il était pour autant impossible à l’origine d’en déduire un jour l’apparition de l’homme ou de son équivalent. Ce que je veux dire c’est que bien entendu nous sommes le fruit de ces constituants physico-chimiques de base qui nous ont rendu possibles mais que l’évolution aurait pu donner une multitude d’autres fruits sans que nous en fassions partie. Dans cette seconde phase, prébiotique puis biologique, la question s’est posée à de multiples reprises avant notre « avènement ». Autrement dit les bifurcations de l’évolution vers un Univers où nous aurions été absents, ont été multiples.

En préalable, nous n’avons pu apparaître qu’après que la nucléosynthèse stellaire ait produit dans notre futur environnement suffisamment de métallicité (éléments chimiques lourds) donc après un temps relativement long nécessaire à cette transformation. On peut constater que déjà à ce stade a joué un facteur temps résultant d’une multitude d’événements se succédant sur une très longue période (plus de 8 milliards d’années) : accrétion de gaz et de matière dans une multitude d’étoiles, puis fusion nucléaire au sein de ces étoiles, puis explosions et dispersions des éléments produits dans leur cœur, dans un contexte mobile, celui des galaxies et celui de l’expansion de l’Univers. A noter qu’on peut encore envisager, dans cette phase, un certain automatisme ou déroulement naturel depuis les « ingrédients » et interactions fondamentales et l’impulsion nécessaire donnée lors du Big-Bang.

Si l’on considère ensuite notre étoile, le Soleil, située dans un des bras de la zone habitable d’une galaxie banale, il a fallu qu’elle ne soit ni trop massive ni pas assez. Dans le premier cas elle aurait eu une vie moins longue et donc une période de stabilité insuffisante au long cheminement dont nous sommes l’aboutissement. Dans le second cas, sa zone d’habitabilité aurait été trop proche et aurait conduit la face de la planète où l’eau aurait pu être liquide à se trouver bloquée dans sa rotation par la force de marée et exposée dans cette proximité à des rayonnements intenses sans doute incompatibles avec la vie. A ce stade on arrive à une certaine différentiation des possibles et les particularités nécessaires pour conduire jusqu’à nous sont de plus en plus marquées quand on « rapproche l’image », comme on le lira par la suite. Je continue donc, pour mieux les voir.

Si l’on compare notre système solaire aux autres systèmes stellaires, on constate qu’il en est beaucoup qui n’ont pas de planète(s) de type terrestre dans leur zone habitable. Les raisons peuvent être diverses. Soit une planète de type Jupiter est « descendue » par accrétion progressive de toute matière environnante jusqu’à proximité de l’étoile. Soit la matière existant en deçà de la ligne de glace a été accrétée par une planète de masse terrestre manquant d’éléments légers, en particulier d’eau. Soit dans la même région, l’accrétion s’est poursuivie au-delà, jusqu’à 10 masses terrestres (« super-Terre »), retenant une atmosphère trop épaisse, générant une tectonique des plaques trop active, gardant une température de surface trop élevée et peut-être encore beaucoup trop sèche car n’ayant pas connu notre Grand-bombardement-tardif (qui n’a eu lieu que grâce aux errances de Jupiter et de Saturne, comme décrites par Alessandro Morbidelli). Nous avons eu juste la bonne masse pour une tectonique des plaques relativement douce sur une très longue période, pour une atmosphère relativement légère et laissant passer les rayons du Soleil (il fallait bien qu’il y eut photosynthèse !), et n’avons disposé de suffisamment d’eau que grâce au « Grand-Tack », le mouvement particulier mentionné ci-dessus du couple Jupiter-Saturne d’abord vers le Soleil puis ensuite vers l’extérieur du système solaire, ce qui a permis de nous faire hydrater par l’eau des astéroïdes venus d’au-delà de la ligne de glace après que notre planète ait été constituée, avec une croûte déjà formée. Ce phénomène déjà probablement très particulier pour les étoiles simples, a probablement été impossible dans les systèmes à étoiles doubles ou triples, bien plus nombreux.

Nous ne savons pas non plus si la Lune a été indispensable à l’émergence de la vie mais il est possible qu’elle l’ait été, vu l’importance de la stabilité ainsi forcée par elle de l’inclinaison de notre axe de rotation, favorisant une certaine stabilité climatique de la planète, et vu l’importance qu’a la force de marée qu’elle exerce sur la planète et sur nous pour toutes sortes de processus affectant la vie, à commencer par le maintien de la tectonique des plaques et peut-être l’entretien du champ magnétique global. Et l’on sait qu’il est rare qu’un satellite naturel unique et relativement aussi massif, accompagne une planète – il existe à la marge le cas de Pluton et de Charon mais Pluton est ce qu’on appelle désormais une « planète naine » – car notre Lune résulte d’un processus exceptionnel (d’autres rencontres planétaires en fin de période d’accrétion ont pu donner Mars sans satellites naturels notables, ou Saturne avec ses anneaux et nombreux satellites relativement petits par rapport à elle).

Ceci dit, une fois que le dispositif Soleil-Terre-Lune a été en place, l’évolution vers la vie intelligente de type homo-sapiens n’avait rien d’évident ni d’automatique à partir des molécules organiques spatiales complexifiées dans l’environnement de la Terre primitive. C’est une série aléatoire d’événements aux conséquences imprévisibles qui ont conduit jusqu’à nous à partir de ces molécules primitives. Notre existence découle nécessairement de ces constituants et de cet environnement d’origine mais son aboutissement à l’homme n’était rien moins que certain. Ce qu’on peut seulement dire c’est que ces événements ont eu lieu et que nous sommes ici (principe anthropique -très- faible) !

Le premier événement a été la constitution d’êtres unicellulaires (à partir de notre « dernier ancêtre universel », LUCA, mais dès l’origine sous les deux formes d’archée et de bactérie) que l’on peut qualifier de vivants parce qu’ils ont su puiser leur énergie et leur matière dans leur environnement afin de se reproduire presque à l’identique mais pas tout à fait, de telle sorte que leurs mutations ont pu permettre leur adaptation à l’environnement extérieur, donc leur survie et leur prolifération. On dit que les roches poreuses au-dessus des fissures à proximité des lignes de rupture des dorsales océaniques, ont été des lieux privilégiés pour la formation des premières cellules vivantes. Mais en disant cela, se rend on compte de la finesse de l’exigence ? Ce n’est pas précisément la ligne de rupture des dorsales et ses « fumeurs noirs » dont il s’agit (eau trop chaude, durée dans le temps trop courte) mais de lignes latérales avec leurs « fumeurs gris », moins chaudes et subsistant beaucoup plus longtemps. Et si cela s’est bien produit sur ces fissures, encore fallait-il que le différentiel entre le pH de l’eau de l’Océan (acide à cette époque primitive) et le pH des flux venant des profondeurs de la Terre (très basique), soit suffisamment important pour générer effectivement les échanges redox nécessaires à la vie au sein des alvéoles poreuses des roches de ces « fumeurs ». Par ailleurs l’assemblage du nécessaire biologique, de tout le nécessaire et rien que le nécessaire dans toute sa complexité (membrane, ARN…), n’a rien d’évident. On « ne passe pas comme cela » de quelques molécules organiques même complexes, à une cellule vivante. En laboratoire jusqu’à présent, personne n’y est parvenu. Sur quelle autre planète le phénomène a-t-il pu aussi se produire ?

Pour résumer : combien y a-t-il eu dans l’Univers d’autres planètes suffisamment hydratées comme la Terre l’a été grâce au Grand-Tack de Jupiter, dans une zone stellaire habitable qui grâce à un gros satellite comme la Lune, a pu permettre notre type de tectonique des plaques et une inclinaison stable de notre axe de rotation sur l’écliptique, sur une durée suffisante pour que s’élaborent ces premières formes de vie dans le fond d’un océan ?

Le même type de processus exceptionnel s’est répété avec la Grande-oxydation ou l’endosymbiose des bactéries et des archées pour donner les très improbables eucaryotes (nous n’avons retrouvé aucune trace de proto-eucaryotes), chimères capables de consommer ce poison que l’oxygène était à l’origine. Ensuite, vinrent les métazoaires. Après l’essai des gaboniontes (vers -2 Ga), il y eut le règne des édiacariens (vers -600 Ma), puis la faune de l’explosion cambrienne (à partir de -540 Ma) et après, de multiples rebondissements de la vie suivis d’extinctions, et juste avant les mammifères, les dinosaures. A chaque fois, il y eu la dominance de certaines formes de vie puis un changement environnemental radical (chute de la quantité d’oxygène dans l’air par exemple), ou une catastrophe (Chicxulub, pour prendre un seul exemple, bien connu) qui rebattaient les cartes du hasard avec les quelques espèces vivantes qui subsistaient. Alors quelles étaient les chances des mammifères, ancêtres d’homo-sapiens, sous le règne des dinosaures ? Quelles étaient les chances des dinosaures à l’époque des céphalopodes ? Quasiment aucune. Est-ce que les dinosaures auraient pu devenir intelligents et communicants comme les hommes s’ils n’avaient été éprouvés et finalement éliminés comme ils l’ont été par l’astéroïde de Chicxulub ? Nous n’en savons rien mais on peut penser que sans les accidents, voire les extinctions, ayant permis de passer d’un règne animal à l’autre et, en particulier, de ce dernier au règne des mammifères, nous ne serions pas là pour en parler. Et cependant plusieurs de ces accidents n’étaient absolument pas prévisibles (et non simplement « possibles ») au moment de l’évolution biologique où ils sont survenus.

Comment un événement qui s’est produit sur Terre, l’apparition de l’homme (ou d’autres animaux ayant atteint notre niveau de conscience et de capacités), aurait-il pu se reproduire ailleurs alors qu’il est le résultat de toutes une série d’accidents dans notre histoire planétaire spécifique ? Non, l’arrivée de l’homme n’était pas plus automatique que ne le sont les différents épisodes de l’histoire humaine qui depuis plusieurs centaines de milliers d’années ont conduit jusqu’à nous.

Pour réfléchir à la probabilité de la validité du principe anthropique fort, il faut donc bien dissocier d’une part, les conditions fondamentales, celles de la chimie et de la physique, et d’autre part, celle de l’histoire de l’évolution de la vie sur Terre. Il me semble assez évident par les exemples donnés ci-dessus que l’aboutissement de cette histoire à l’homme, n’était pas prévisible. Dire qu’elle a été « voulue » suppose que l’astéroïde de Chicxculub aurait été voulu et que le passage des primates à l’homme aurait été automatique ou que l’évolution d’autres animaux jusqu’à notre niveau aurait été possible), ce qu’il est quand même très difficile d’admettre.

Si on l’admet, malgré tout, c’est qu’on croit que nous sommes dans la main d’un Créateur qui décide absolument de tout et qui est intervenu lors de ces multiples et aléatoires bifurcations évoquées. Je laisse à chacun en juger et choisir. Certains feront comme Pascal, un pari, à vrai dire « le pari existentiel le plus osé », d’autres resteront dans la rationalité qui ne permet pas de trancher, simplement de s’émerveiller, de continuer à s’interroger, à étudier, à réfléchir. Autrement dit se prononcer positivement n’est pas une attitude scientifique mais une adhésion à un credo éclairée éventuellement par quelques lumières scientifiques. A mi-chemin, on pourrait considérer une version adoucie du principe anthropique fort reprenant la dissociation des deux phases présentées ci-dessus (mais elle n’est pas plus scientifique) : Le Créateur « satisfait de sa création » qu’est l’Univers, aurait pu se « réjouir » d’un résultat qu’il n’attendait pas de son évolution, même s’il l’espérait, à savoir l’Homme. En tout cas, comme le dit Christophe de Reyff, n’allons surtout pas chercher la « solution » dans des « multivers » invérifiables. Ce serait céder à la facilité consistant à donner à une question précise une réponse totalement diluée dans un autre questionnement supposant l’étude d’un infini pluriel dont nous n’avons aucune preuve. 

Notes :

1) Selon les termes de Brandon Carter :

« Ce que nous pouvons nous attendre à observer doit être compatible avec les conditions nécessaires à notre présence en tant qu’observateurs ». Il dit aussi : « j’ai forgé le principe anthropique en réaction à l’idée trop communément admise que l’Univers est partout identique, et que notre situation est tout à fait quelconque » (« réaction » que je partage tout à fait).

Selon les termes de l’article de Wikipedia sur le sujet : https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_anthropique :

« Les paramètres fondamentaux dont l’Univers dépend, sont-ils réglés [=ajustés précisément] pour que celui-ci permette la naissance et le développement d’observateurs en son sein à un certain stade de son développement ? »

2) Christophe de Reyff, Dr ès sciences, est retraité de l’OFEN (Office Fédéral de l’Energie) où il a été l’un des responsables pendant plus de 20 ans, de la recherche énergétique. Il a bien voulu me faire quelques remarques, que j’ai prises en compte, sur mon projet. 

Je recommande les lectures suivantes :

Nick Lane: “The vital question”, Profile Books, 2015;

Peter Ward & Joe Kirschvink: “A new history of life”, Bloomsbury Press, 2015;

André Maeder : « L’unique Terre habitée ? », Favre, 2012 ;

Jean-Pierre Bibring : « Mars planète bleue ? », Odile Jacob, 2009.

Illustration de titre : l’homme sous la Voie-lactée, crédit : Greg Rakozy.

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Index L’appel de Mars 20 04 21

Mars, évolution socio-économique prévisible dans une colonie mature en cas de pandémie sur Terre

Comment une économie martienne pourra-t-elle fonctionner lorsque la population aura atteint plusieurs centaines de milliers d’habitants et si par malheur elle doit compter sur ses seules ressources? Répondre à cette question, c’est répondre à la question de la viabilité d’une colonie martienne. En reprenant pour l’illustrer la fable futuriste racontée la semaine dernière, je propose ici quelques pistes en fonction des contraintes que l’environnement très particulier va imposer à cette communauté.

NB : Je rappelle les particularités résultant de l’environnement martien : relativement faible population, barrière à l’entrée considérable en raison de la distance, du volume transportable par chaque vaisseau spatial et de l’espacement des dates possibles de voyage, nécessité d’autonomie très élevée pour des raisons de simple sécurité, possibilité d’exportations physiques extrêmement limitées, population nécessairement très éduquée sur le plan technologique, milieu très stimulant pour la recherche.

Reportons-nous donc à nouveau par la pensée dans une centaine d’année après la crise causée sur Terre par une pandémie virale très contagieuse et à la létalité élevée. La population martienne compte quelques 300.000 habitants, comme l’Islande au début du XXIème siècle, répartis en ceinture dans une trentaine de villes de tailles à peu près égales dans la zone intertropicale de la planète et dans le bassin d’Hellas (zone un peu plus éloignée (entre 30° et 50° de latitude Sud), à l’altitude la plus basse et à la pression atmosphérique la moins faible de la planète. La « Colonie » comme on l’appelle, a été fondée dans les années 2040 grâce à la technologie des lanceurs développée par Elon Musk. Elle a été financée par un consortium que je nomme la « Compagnie des Nouvelles Indes », initié également par Elon Musk et regroupant aussi bien des grands capitalistes américains (dont Jeff Bezos) que le public. Cette « Compagnie » a fini par rassembler une masse capitalistique suffisante pour entreprendre la réalisation de son projet, la Colonie, entourée d’une « Space Bank » et d’une « Space Insurance Company ». Le gouvernement américain, ravalant son propre projet de lanceurs, le SLS, techniquement irréalisable, et son programme lunaire ARTEMIS, trop complexe et trop long à voir le jour, a mis les installations de la NASA à sa disposition, du moins en ce qui concerne les vols habités.

Le développement du programme s’est fait à peu près comme prévu. La première base, « Alpha » (le nom que lui a donnée Elon Musk dès ses premières présentations en 2018), a bien fonctionné, créant le premier accueil planétaire pour la suite, moins difficile d’accès et périlleux, avec un astroport et tous les embryons nécessaires dans les divers domaines indispensables (production d’énergie, machines, extraction de glace d’eau et de minerais, serres, habitats…). A ce stade la « Colonie » tournait avec un millier d’habitants dont beaucoup ne restaient sur place qu’un ou deux cycles synodiques puis revenaient sur Terre. Les revenus de la Compagnie provenaient de l’offre de résidence (habitats et services) aux Terriens, qu’ils soient chercheurs dans divers domaines ou ingénieurs chargés de tester des technologies « fonctionnant à l’économie » dans les milieux extrêmes. Tout « marcha » très bien ce qui permit de passer ce stade ; les gens restèrent plus longtemps sur Mars dont les installations devenaient toujours plus efficientes et plus confortables. Un marché se développa pour toutes sortes de produits venus surtout de la Terre mais de plus en plus martiens (il fallait au maximum limiter les transports).

Les actionnaires attendirent beaucoup (pas plus que prévu cependant !) pour obtenir un retour sur investissement, mais 20 ans après l’engagement des premières dépenses (dans les années 2050), le cours des actions de la Compagnie montait en anticipation de rentrées sonnantes et trébuchantes car sur le plan économique, aussi bien que social, la colonie séduisait de plus en plus de Terriens (on parlait de « l’appel de Mars ») et la Compagnie devenait rentable (sa balance commerciale avec la Terre devenant positive).

Il n’était bien sûr pas question de raffiner des métaux rares extraits sur place ou dans les astéroïdes proches (ou plutôt « pas trop lointains ») de la « Ceinture », pour les exporter vers la Terre, comme certains en rêvaient au début du XXIème siècle, car le coût du travail sur les astéroïdes ou du transport des minerais concentrés vers la Terre, bien que théoriquement possible, restait totalement prohibitif et de toute façon les volumes transportables de Mars à la Terre restaient très faibles compte tenu de la capacité forcément limitée des vaisseaux spatiaux et des fenêtres de tirs par nature toujours étroites et rares. Mais Mars produisait toutes sortes de biens immatériels qui trouvaient un marché sur la Terre aussi bien que localement sur Mars. Elle avait été dès le début une pépinière d’innovations et d’exploitation de ces innovations, à l’initiative aussi bien de la Compagnie que d’entrepreneurs privés qui avaient voulu y développer leurs idées et en faire des « business ». C’est là qu’étaient conçus, testés et élaborés pour le marché interplanétaire, dans un environnement intellectuel et technologique extrêmement facilitateur et favorable, toutes sortes de logiciels pour le recyclage, le contrôle microbien, la rentabilité des cultures vivrières, les économies d’énergies, la robotisation de l’extraction ou de la construction, les modalités d’impression 3D les plus complexes, les appareils de télécommunication les plus robustes et les plus performants. Le capital pouvait provenir de la Compagnie si c’était ses projets ou si le projet des entrepreneurs privés l’intéressait ou, tout simplement, des entrepreneurs eux-mêmes et des personnes qu’ils avaient pu convaincre de se joindre à eux (car bien sûr il y avait un marché des capitaux, une bourse, sur Mars et on pouvait faire appel aux capitaux et aux bourses terrestres). Le double réseau (redondance!) Hyperloop martien sur monorail suspendu autour du globe, était devenu un modèle du genre et assurait très rapidement et sans encombre les liaisons physiques dans toutes les villes de la planète mais en réalité on en avait beaucoup moins besoin que les trains ou les bateaux sur Terre au XXème siècle du fait de tout ce qu’on pouvait faire à distance par télécommande à partir de chacune des villes. Les astronomes de la Terre, dégoûtés par la pollution du ciel terrestre et les obstacles posés par les groupes environnementaux les plus improbables, ne juraient plus que par le Nouveau-monde martien. Il était plus facile d’ériger de grandes structures sur Mars ou de lancer dans l’Espace à partir de la planète toutes sortes d’observatoires avec télescopes ou capteurs, étant donné la plus faible force de gravité exercée par la planète sur toute masse et donc la vitesse de libération beaucoup plus basse.

Au début les entrepreneurs, pour la plupart, étaient restés sur Terre et ne se servaient de Mars que comme plate-forme d’expérimentation. Avec le temps, il était devenu de plus en plus pratique et économique de faire sur place des analyses, des études, des preuves de concepts, puis de plus en plus les développements vers la commercialisation. Les installations informatiques étaient excellentes, parfaitement entretenues et organisées. La population très technophile et éduquée. Par ailleurs la surpopulation, la pollution, les problèmes épidémiologiques, le dérèglement climatique avaient rendu la vie sur Terre très difficile et beaucoup moins confortable pour les gens « riches » qu’elle avait pu être à la fin du XXème siècle. Les « villes » martiennes étaient propres, calmes, verdoyantes autant qu’il était possible (c’était une nécessité pour se nourrir et pour accepter psychologiquement la dureté des conditions extérieures), les bulles viabilisées de plus en plus importantes, fonctionnelles et esthétiques avec un climat interne régulé de telle sorte que les températures n’étaient jamais excessives (une nécessité pour l’équilibre sanitaire et biologique) avec certaines qui préféraient un peu plus de chaleur et/ou d’humidité, d’autres moins. Les « têtes pensantes » (concepteurs) et les dirigeants d’entreprises, étaient donc partis de la Terre pour aller sur Mars avec leur famille, rejoindre les chercheurs, les créateurs et les artistes, mais évidemment beaucoup de commerciaux avec tous les cadres et personnels nécessaires à la logistique étaient restés sur Terre, au plus près de la plus grande partie de leurs consommateurs.

Les plus « défavorisés » parmi les Martiens ne l’étaient pas tant que ça car la protection sanitaire avait toujours été « clé ». Les hommes étaient rares sur Mars et les robots très nombreux. Ils faisaient tout ce qui était répétitif, sale, dangereux, éloigné. Il fallait donc, sur le plan d’un intérêt économique bien compris, que les hommes soient en bonne santé et bien éduqués. Le principe était que la rémunération était fixée par le besoin (offre et demande) que l’on avait du travail fourni mais on planifiait autant que possible à l’avance ces besoins pour éviter aux jeunes de se lancer dans des voies sans issue ou avec peu d’issues. On ne leur interdisait pas de choisir des trajectoires marginales car certains pouvaient y trouver leur épanouissement et ouvrir de nouvelles voies insoupçonnées par la communauté mais on ne les encourageait pas, à la différence des métiers dont visiblement on aurait besoin lorsqu’ils seraient devenus productifs. De toute façon il était impensable de laisser qui que ce soit rester sans nourriture, sans logement, sans vêtements, sans soins, puisque cela aurait signifié la mort et en même temps la perte d’agents économiques potentiels, toujours rares. La seule contrepartie demandée à toute aide était un travail d’intérêt général. Par exemple, contrôler des robots peu sophistiqués, veiller que tous les capteurs fonctionnent bien, s’occuper des « anciens » ou remplir un vide temporaire quelque part.

Avec le temps, l’autonomie martienne s’affirmait de plus en plus, avec néanmoins un commerce très actif avec la Terre. Cela permettait aux Martiens de bien vivre et à la Compagnie de rembourser les emprunts qu’elle avaient contractés lors de sa phase de lancement, et de payer des dividendes enfin substantiels à ses actionnaires puisque les revenus d’exploitation devenaient largement positifs et qu’il n’était pas indispensable de tout réinvestir ou du moins qu’on pouvait d’autant mieux investir que les plus-values des actions aussi bien que les dividendes incitaient plus de personnes sur Mars ou sur Terre à acheter des actions de la Compagnie et des autres sociétés qui s’étaient développées à ses côtés.

Tout le monde semblait satisfait et c’est alors que survint LA fameuse pandémie du virus covid-142. Un énergumène d’un pays que je ne nommerai pas mais dont tout le monde se souvient, avait gagné beaucoup d’argent dans le commerce des fourrures de chauve-souris, le seul animal qu’il était encore permis de chasser (et l’un des rares animaux sauvages qui subsistait sur Terre avec les serpents, les araignées et les goélands, en dehors bien sûr d’autres animaux mythiques préservés dans certains zoos). Au sommet (pensait-il) de sa carrière, ce « Monsieur » avait décidé, pour raviver ses souvenirs de jeunesse, d’explorer lui-même une caverne extraordinaire par sa richesse en volatiles à fourrure, dans une région montagneuse du Sud presque inaccessible de son pays. Il portait à cette occasion une combinaison protectrice (car on était bien conscient du danger épidémiologique avant capture et traitement des animaux) mais elle était d’une couleur particulièrement brillante (et laide !). Lors de la visite, elle fut par mégarde, éclairée par le coup de projecteur d’un vice-président chargé de la communication, trop zélé, s’efforçant maladroitement d’éviter que son patron trébuche. Le résultat fut une chute bruyante et boueuse, l’agression d’une nuée de volatiles et plusieurs morsures qui passèrent au travers du tissu, quand même épais, de la combinaison. Le vice-président chargé de la communication s’était fait immédiatement renvoyer mais un certain nombre de virus avaient proliféré à l’intérieur de l’hôte illustre (NB: remarquez qu’on ne douta plus que la transmission directe entre la chauve-souris et l’homme était devenue possible). Certains virus, « tombés » sur des anticorps plus anciens du « Patron » (du covid-19 et autres) avaient disparu mais pas ceux de celui qui allait être connu comme le redoutable Covid-142. Compte tenu du statut social et du nombre des contacts du Patron, ce covid-142 s’était répandu comme une trainée de poudre, d’autant que pendant quinze jours Il ne ressentit aucun symptôme. Le virus était aéroporté dans les aérosols et manuporté, extrêmement résistant sur les surfaces, très contagieux avec un taux d’attaque très fort, létal à un niveau qu’on n’avait jamais vu pour un coronavirus. On n’avait pas eu le temps ni la visibilité de réagir, les symptômes divers et variés n’apparaissant qu’après une bonne semaine. Rapidement 70% de la population fut contaminée, 30% développèrent des symptômes respiratoires graves et très difficilement réversibles. Les hôpitaux étaient débordés, les médicaments antiviraux très insuffisants en quantité et insuffisamment puissants pour faire baisser suffisamment la charge virale. En quatre mois, plus de 10% de la population mondiale qui s’était stabilisée à 11 milliards d’individus au début du siècle, mourut. Le chaos était indescriptible. Les révolutions s’enchaînèrent même dans les pays les plus stables. Le Monde se dirigeait à grande vitesse vers la barbarie.

Mars sortit ainsi de la conscience des Terriens qui avaient simplement en tête le souci de survivre et des maîtres-à-penser anti-progrès qui voulaient profiter de l’occasion pour revenir à un âge d’or qui n’avait jamais existé mais qui excluait toute « machine » et toute transmission par « ondes » (évidemment « maléfiques ») et qui maudissaient cette excroissance technologique inutile qu’était à leurs yeux la Colonie.  Presque du jour au lendemain, les Martiens se retrouvèrent seuls au monde. Sur le plan économique les conséquences se firent sentir très vite. Plus questions d’importer quoi que ce soit de la Terre mais aussi de lui vendre quoi que ce soit. Le marché des produits martiens se rétrécit instantanément de plusieurs milliards d’individus, à seulement 300.000 personnes. Le prix des produits martiens ne pourrait donc plus jamais être aussi bas pour les Martiens eux-mêmes et bien sûr il ne fallait plus compter sur les produits terriens, soit physiques, soit immatériels. Mais les technologies étaient connues et on pouvait se procurer sur place toutes les matières premières nécessaires. On pourrait donc « faire face » malgré les ajustements très brutaux qui s’annonçaient. La conséquence fut une restriction immédiate des marges des producteurs martiens qui vendaient leurs produits sur Terre aussi bien que sur Mars et la disparition évidemment totale des dividendes des actionnaires martiens des sociétés terrestres tandis que la valeur de leurs actions devenait immédiatement nulle. Le pendant positif fut que subitement les sociétés martiennes n’eurent plus rien à payer à leurs actionnaires terrestres puisqu’ils n’étaient plus « en ligne » et que la concurrence terrestre ayant disparu, ils purent porter leurs prix à un niveau suffisant pour couvrir leurs coûts.

La Compagnie des Nouvelles Indes propriétaire de fait d’une grande partie de ses actions (elle était devenue gestionnaire des actions des actifs martiens appartenant aux propriétaires terrestres disparus), supporta donc bien le choc et put réinvestir elle-même ou financer toutes sortes de projets de développement nouveaux sur Mars, ne serait-ce que pour remplacer la production terrestre tarie, et on s’intéressa à nouveau à la réalisation d’une île de l’espace comme l’avait conçue Gerard O’Neill au milieu du XXème siècle. On envisageait de la construire avec la matière de quelques astéroïdes de la « Ceinture » voisine. L’humanité était bel et bien sortie de son berceau.

illustration de titre: la préfiguration d’une ville martienne, à l’étude par Interstellar Lab dans le désert des Mojaves (Californie). Crédit Interstellar Lab.

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Index L’appel de Mars 20 04 18

De la pertinence pour l’humanité de bénéficier d’un établissement sur Mars dans le contexte d’une pandémie

Projetez-vous un siècle dans le futur et imaginez qu’une autre pandémie se propage sur Terre. Le virus, nouveau, est plus contagieux que le covid-19, sa létalité est beaucoup plus forte, le taux de reproduction très élevé, l’intervalle de générations très court. Les plus jeunes comme les plus vieux sont vulnérables et le pourcentage de décès atteint plus de 10% de la population. Il n’y a aucun vaccin pour prévenir la gravité de l’infection ni aucun médicament pour la traiter et le corps médical n’a pas plus d’armes qu’en 2020 pour la combattre.

A cette époque, tirant les leçons de la pandémie de 2020, tous les pays du monde se sont prémunis avec des stocks de masques FFP2 et de gel hydroalcoolique mais le nouveau microbe peut être aéroporté aussi bien que manuporté et sa viabilité en dehors de l’être-humain contaminé est de plusieurs heures. Il est donc beaucoup plus difficile de se protéger d’autant que, du fait du réchauffement climatique, le temps est sec et chaud sur la plupart des terres émergées et peuplées et, en cette saison, le vent est fort. Dans les habitations, il faut « tout fermer » et porter son masque constamment mais le virus s’insinue par tous les interstices, d’autant qu’en raison de la chaleur et puisqu’il n’y a plus de climatisations artificielle, interdite car facteur aggravant du réchauffement, se calfeutrer chez soi est mortel.

Après deux mois d’évolution depuis la déclaration de pandémie par l’OMS, les Etats sont totalement désorganisés et discrédités. La barbarie revient un peu partout et avec la cruauté, la bêtise. Les « datacenters » considérés par certains illuminés régressistes comme des centres de propagation de la maladie, sont détruits. Les robots s’arrêtent, les télécommunications ne fonctionnent plus. La nourriture et l’eau potable manquent. Plus rien ne « marche » et on entre dans une spirale infernale.

Une colonie a été créée sur Mars à la fin des années 2030. Elle compte maintenant plusieurs centaines de milliers d’habitants. Compte tenu du coût des transports interplanétaires et de leurs limitations en masse et en volume, elle a acquis une bonne autonomie sur le plan matériel. Elle produit ses générateurs d’énergie, ses machines de transformation de matière première et ses biens de consommation usuels. Elle subvient à ses besoins alimentaires. Sur le plan intellectuel, elle est un centre de production de haut niveau tant en nombre de brevets enregistrés qu’en publications de ses chercheurs organisés au sein de l’Université virtuelle Robert Zubrin.

L’épidémie a éclaté dans un des derniers pays où subsistent des lambeaux de forêt tropicale, à l’occasion de la capture puis de la consommation d’un des derniers singes en liberté, sacrifié à prix d’or sur ordre d’un magnat d’un pays nouvellement économiquement « développé » qui voulait manger sa cervelle pour acquérir ses vertus (on disait toujours et on dit encore « malin comme un singe »). Elle s’est propagée comme une traînée de poudre. On soupçonne même en Europe qu’elle a franchi la Méditerranée portée par le vent du désert. Lors du dernier départ vers Mars, juste avant la pandémie, la situation était encore bonne sur Terre et donc les passagers des vaisseaux spatiaux en cours de vol n’ont pu être contaminés.

Les Martiens vaquent à leurs occupations sans inquiétude particulière pour eux-mêmes mais ils sont évidemment très affectés moralement et affectivement de savoir que leurs partenaires terrestres, avec lesquels ils avaient l’habitude d’être en contact à distance, sont dans une situation désespérée.

Le temps passe, la situation se dégrade sur Terre, mais pas du tout sur Mars puisque toute communication physique a été coupée avant la propagation de l’épidémie et qu’elle aurait été de toute façon impossible puisqu’aucune liaison spatiale ne peut être réalisée physiquement en dehors des fenêtres de tir qui se présentent lors du bouclement de chaque cycle synodal, tous les 26 mois. Lors de l’ouverture de la fenêtre synodique suivant l’éclatement de la pandémie, on attend un vaisseau qui a annoncé son départ mais aucune nouvelle n’a été reçue depuis plusieurs mois et notamment aucun signal informant l’un des astroports, « Elon Musk » ou « Constantin Tsiolkovski » de l’autre côté du globe (redondance, toujours!), de son atterrissage prochain. Les messages qui parviennent de la Terre sont de très mauvaises qualités, le plus souvent incohérents et de plus en plus rares. Il semble cependant que quelques Terriens aient survécu dans des conditions plus ou moins acceptables et aient gardé la capacité de raisonner de façon rationnelle. Malheureusement leurs moyens technologiques sont très dégradés, sabotés ou simplement « ils manquent de moyens ». On a fini par apprendre par ces survivants d’une civilisation à la dérive, qu’effectivement le seul vaisseau dont le départ avait été annoncé est bien parti lors de la dernière conjonction favorable mais qu’il a été piraté par une bande de « racailles » drogués qui ont délogé au dernier moment la plupart des passagers soigneusement triés sur le plan sanitaire et qui étaient déjà à bord, dont le pilote (tué parce qu’il s’opposait au piratage) et l’ingénieure radio, chargée des télécommunications (toujours la même méfiance des « ondes maléfiques »). Il n’y avait donc plus suffisamment de personnes compétentes à bord et la maladie s’est propagée à une vitesse effrayante dans ce milieu clos. La plupart des passagers était sans doute mort quelques semaines après le départ et le vaisseau est peut-être passé près de Mars dans les délais prévus mais comme un vaisseau fantôme.

Sur Mars la vie s’organise pour qu’elle puisse continuer sans la Terre. Et effectivement elle continue. Il était déjà prévu par redondance et par sécurité vitale, que la Terre puisse ne pas exporter quoi que ce soit vers Mars pendant trois périodes synodiques*. Il faut maintenant que les Martiens prévoient encore plus loin. L’humanité civilisée est, du fait de la pandémie terrestre, devenue de fait martienne plus que terrienne mais elle est toujours l’humanité, le petit rameau martien étant porteur de son histoire, de sa culture et de ses capacités intellectuelles. Elle reprend le flambeau. Un jour peut-être, comme les moines irlandais du 6ème siècle étaient revenus en Grande Bretagne et en Europe continentale avec les trésors de la culture antique qu’ils avaient préservés pour ensemencer une première Renaissance, les Martiens pourront revenir sur Terre pour ranimer ce qui pourra l’être.

NB*: Sur Mars, par ailleurs, la surveillance de l’équilibre microbien dans l’air, les liquides et sur les surfaces continue avec le même sérieux. Elle était pratiquée depuis le début de l’arrivée de l’homme puisque la dissémination rapide d’une épidémie microbienne ou virale a toujours été un risque majeur dans les espaces confinés. En effet il est évidemment impossible de vivre dans un espace totalement stérile puisqu’il faudrait se stériliser soi-même. Certains microbes (les nôtres comme ceux d’autrui) nous sont nocifs ou le deviennent par processus évolutif, d’autres nous sont utiles mais encore faut-il qu’ils ne soient pas plus nombreux que nécessaire. L’équilibre est clef et il est instable. C’est le délicat problème du pilotage des microbiomes individuels et du microbiome collectif, aux différentes échelles de vie isolée ou en commun, sans oublier la nécessité d’un nettoyage périodique mais fréquents des espaces viabilisés et de leur meubles et objets. Sur Mars donc les habitudes ont été prises. Elles sont de ce fait pleinement acceptées et il est en fin de compte moins difficile d’éviter les catastrophes sanitaires.

Image de titre: les Skellig Michael, refuge monastique du Haut Moyen-Age au large de la pointe la plus occidentale de l’Irlande. Je vous encourage après la pandémie à visiter ce site extraordinaire, suspendu entre ciel et mer et vous comprendrez pourquoi il a été choisi comme refuge et comme oratoire par cette petite population à la recherche d’absolu et de lumière, et pourquoi la force spirituelle qu’elle y a acquis leur a permis ensuite de reconquérir le monde.

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Index L’appel de Mars 20 04 08

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Socialisation ! Comment les hommes vivront entre eux sur Mars

Comme vous vous en doutez, j’anticipe que « demain » des hommes vivront sur Mars ; « quelques-uns » d’abord puis « beaucoup » ensuite. Ils seront en interactions pour de multiples raisons et à de multiples niveaux. Il est évidemment intéressant de réfléchir à l’aspect psychologique de ces interactions, ne serait-ce que pour évaluer la faisabilité du projet de vivre sur Mars, mais c’est également difficile car la problématique a de multiples dimensions.

NB : Je ne suis pas psychologue et ne prétends pas me substituer aux spécialistes qui ont étudié le sujet mais je donne quelques pistes fondées sur ma connaissance de l’environnement martien et des conditions matérielles dont on devrait s’accommoder.

La dimension temporelle d’abord qui implique des nombres d’individus différents selon les stades successifs du développement de la colonisation humaine qui à son tour implique des technologies différentes puisqu’on ne vivra pas de la même manière lorsque la colonie ne comptera qu’une poignée de gens « dans la force de l’âge » dans une seule implantation et lorsqu’ils seront des milliers, de toutes générations, dans de multiples implantations ; d’autant qu’avec le temps ces technologies évolueront.

La dimension professionnelle ensuite. Au « début », l’obligation de la plupart des astronautes sera de faire en sorte qu’eux-mêmes et leurs compagnons survivent pendant tout un cycle synodique (26 mois !) et de préparer la base pour la mission suivante avec la perspective de permettre que les activités se diversifient et que leurs successeurs deviennent des résidents de plus longue durée et soient de plus en plus nombreux. Avec le développement de la colonie ils pourront de plus en plus vaquer à d’autres occupations, moins indispensables/vitales. Par ailleurs autant il sera nécessaire que les premières personnes envoyées sur Mars soit extrêmement compétentes dans leurs domaines respectifs, autant ceux qui arriveront après le « lancement » de la Colonie, ceux qui resteront sur place après avoir fourni l’effort ayant justifié leur envoi et les enfants des uns et des autres, pourront continuer leur vie sur Mars sans avoir à justifier de la même exigence. Comment tout cela pourra-t-il être organisé de façon à ce que les contraintes soient acceptables et que la satisfaction que les uns et les autres obtiendront de leur activité ou de leur inactivité, sur le plan individuel et collectif, soit suffisamment stimulante pour justifier les efforts nécessaires de ceux qui seront en capacité de travailler ? A ce stade on peut simplement dire que les organisateurs des premières missions mais aussi du développement ultérieur, devront être particulièrement attentifs et intervenir par l’intermédiaire de psychologues professionnels et/ou par des mesures économiques et/ou fonctionnelles, en cas de besoin.

La dimension affective ensuite. Sur Mars, il y aura des hommes et des femmes, avec leur « caractère » autoritaire ou passif et leur libido plus ou moins vive, leur tolérance ou leur intolérance aux autres à des degrés divers, leur stabilité d’humeur ou leurs sautes d’humeur occasionnelles, et un jour des enfants et des personnes âgées, des actifs et des inactifs. Compte tenu du contexte, comment pourront ils vivre leurs relations ? Cela variera, encore une fois, avec le stade de développement de la Colonie. Ces relations étant très différentes au sein d’une petite équipe de quelques personnes, au sein d’un premier établissement d’un millier d’habitants puis au sein d’une colonie étendue comprenant plus que quelques dizaines de milliers d’habitants répartis dans plusieurs établissements autour de la planète.

La dimension épidémiologique enfin. Les espaces confinés étant favorables à la diffusion rapide de tous les microbes et de tous les virus, imposeront des règles strictes pour prévenir les épidémies. Cela suppose l’acceptation de contraintes prophylactiques indispensables mais contraignantes dans la vie de tous les jours et sur la durée.

Et au travers de toutes ces dimensions, celle des relations avec la Terre lointaine mais cependant très présente dans l’esprit des « Martiens » car tout à la fois « pays d’origine » inaccessible et partenaire indispensable pendant très longtemps. Voyons les problèmes de plus près.

On peut distinguer plusieurs situations : la première mission habitée, les trois ou quatre suivantes, un environnement de quelques 20 personnes, de cent personnes, de 500 personnes, de plus de mille personnes, de plus de 10.000 personnes, de plusieurs dizaines de milliers de personnes. On peut trouver sur Terre des analogues à ces situations : les missions d’exploration de l’Antarctique, pour les premiers vols habités et séjours sur Mars, les missions dans les bases construites ensuite sur ce continent ou sur les Iles Kerguelen, la vie dans des îles isolées comme l’Île de Pâques (3000 habitants avant l’arrivée des Européens) ou dans les Iles Falkland (3000 habitants également) avant la guerre avec l’Argentine (mais depuis, l’isolement est bien moindre), dans une certaine mesure la Nouvelle Zélande ou autres terres lointaines (par rapport à l’Europe, évidemment mais d’une manière générale aussi car les terres les plus proches sont à plusieurs heures d’avion). Bien entendu le degré d’isolement dans une base martienne sera d’un ordre de grandeur plus « sévère » que dans ces cas terrestres.

Dans ces diverses situations, il y aura plusieurs constantes dues à la spécificité de Mars :

Deux constantes dues à l’éloignement: les communications avec la Terre et les transports de et vers la Terre. Mais l’importance de ces constantes ne seront pas les mêmes dans un environnement de 20 personnes et dans celui d’une colonie de plus de 10.000 habitants. Un petit établissement reposera très lourdement sur la Terre, une colonie importante aura développé ses propres ressources, ses premières machines de transformation et de plus en plus ses capteurs d’énergie (ce sera une priorité) ou du moins de tous ses éléments qui peuvent être produits sur Mars en privilégiant le plus lourd. Cela comptera psychologiquement puisque cela servira à consolider la confiance dans ses capacités et à réduire la peur. Il y aura aussi des constantes dues à l’environnement : la dangerosité de ce qu’on pourra appeler « l’extérieur » (c’est-à-dire tout ce qui sera en dehors des volumes viabilisés) et qui aura un sens particulier puisqu’on devra s’équiper pour l’affronter et que sans précaution il sera irrémédiablement mortel ; l’absence totale de végétation et d’eau liquide donc la pauvreté des couleurs, étant entendu qu’il y a quand même des couleurs dans le désert et que sur terre, les populations qui y vivent savent les voir et apprécier les oasis (que seront sur Mars les bulles viabilisées, leurs serres et leurs plantations).

A côté de cela il y aura le facteur « nombre » qui jouera beaucoup mais qui évoluera avec le temps. Dans une colonie de 100.000 habitants personne ne se posera la question de la solitude comprise comme l’impossibilité ou la difficulté de se trouver un partenaire affectif. Ce ne sera pas le cas dans les tout petits groupes. C’est au niveau des premières missions que le choix des « hommes » sera difficile. 30 mois d’éloignement de la Terre, c’est long et c’est incompressible ! Certes la motivation des premiers hommes sur Mars sera forte. Ils seront missionnés en fonction de leur compétence et pour un géologue spécialiste de la planète, aller sur Mars, ce sera un rêve devenu réalité, une satisfaction de presque tous les instants. Mais les autres « instants » ? Il faut bien voir que les membres de l’équipage seront des adultes, probablement entre 35 et 50 ans. Il faut qu’ils soient en parfaites conditions physiques mais aussi qu’ils aient fait leurs preuves sur Terre dans leur spécialité. On doit avoir totalement confiance en eux, du pilote au mécanicien en passant par l’« homme à tout faire » indispensable, le bricoleur de génie capable de transformer presque n’importe quel objet en celui qui manque et qui est essentiel ou de faire repartir un moteur quasiment mort, sans oublier le médecin, l’exobiologiste et…le géologue ! Donc il devra y avoir des hommes et…des femmes. A mon avis, autant de femmes que d’hommes et de préférence des couples qui auront déjà prouvé la profondeur de leur attachement réciproque et leur stabilité. Cela existe, ce sera au psychologue de les trouver. La ressource est large mais il ne faudra pas se tromper (et malheureusement il est inévitable qu’il y ait quelques erreurs !). Inutile de dire que pendant les premières missions il ne sera pas question d’avoir d’enfant(s). Ils ne supporteraient pas les radiations pendant le voyage de retour sur Terre et leur protection sur Mars, dans les conditions des premières missions, ne seront pas très bonne, à moins de pouvoir aménager une (grande) caverne. Mais de toute façon les ressources humaines seront très limitées et les mères n’auraient que très peu de temps pour s’en occuper. La suite sera évidemment très différente puisque le nombre augmentant, on peut concevoir des personnes pour s’occuper des enfants et aussi aménager des conditions de logement adéquates pour leur permettre de vivre aux côtés de leurs parents sans risques sanitaires inacceptables.

Pour le reste, sentiment d’éloignement, d’isolement, peur, ennui et autres, je laisse certains à leurs fantasmes et à leurs craintes. Personnellement je ne m’ennuie jamais, même en ces temps de confinement pour cause de coronavirus et je pense qu’il en sera de même pour les pionniers martiens qui auront une réalité passionnante à étudier et à affronter, et à leur disposition toutes les ressources que pourra leur communiquer la Terre par les ondes. La peur, elle, existera au moment du décollage, à l’atterrissage, au re-décollage et lors d’accidents sur Mars mais ce ne devrait pas être un sentiment général au long de la mission. Reste la nostalgie « du pays ». Tout expatrié la ressent et d’autant plus qu’il ne peut revenir facilement. J’ai moi-même travaillé et vécu dans des pays lointains (Corée, Uruguay) et je ne peux pas dire que je n’ai pas ressenti à certains moments la force des souvenirs et l’absence des amis ou des parents. Mais qu’on ne me dise pas que ces sentiments sont insurmontables. Ce sera aux composants du groupe, évidemment formés psychologiquement avant le départ, de faire en sorte par leur compréhension de l’autre, le respect de son intimité et son accompagnement lorsqu’il en aura besoin, que ces moments de nostalgie soient sublimés et dominés. De toute façon on reviendra de Mars…du moins si on veut en revenir.

Ma conclusion; vous l’avez compris, il sera difficile mais pas impossible psychologiquement d’entreprendre l’aventure. Alors, allons-y !

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Index L’appel de Mars 20 04 03

Colonisation à grande échelle de la planète Mars ; quelques idées de développement (2)

Compte tenu des contraintes exposées dans mon blog la semaine dernière et de nos capacités technologiques, l’installation de l’homme sur Mars au-delà de la première base devra suivre un cheminement assez prévisible. Je lance ici quelques pistes.

Logiquement, la première préoccupation sera le choix d’une localisation ; en fonction de cette localisation, on devra concevoir un plan de développement de la Colonie sur la base d’une organisation logistique aussi efficiente, fiable, et économe en moyens que possible. Sur ces prémices viendra l’importation progressive (en fonction de l’augmentation de la population et du déploiement de son activité) des réacteurs nucléaires (de type Megapower) générateurs d’électricité. Une fois l’énergie disponible, on pourra développer toute une arborescence d’activités.

Il s’agira d’extraire des matières premières puis de les transformer en produits semi-finis puis en produits finis en utilisant notamment (mais évidemment pas seulement) les imprimantes 3D et toutes sortes de logiciels conçus sur Terre ou sur Mars. Il faudra construire et équiper toutes sortes de locaux de production, certains pressurisés et viabilisés, d’autres, non (fours à verre ou fonderies de métaux par exemple). Il faudra aussi construire toujours plus d’habitats privatifs, à faible volume viabilisé unitaire (inutile d’exagérer !) et de dômes sociaux, et importer/construire/produire avec de plus en plus de « part locale » des équipements (électricité, climatisation, plomberie, ameublement, robots nettoyeurs) pour ces habitats et ces dômes. Il faudra construire et équiper des relais tout au long des routes conduisant « ailleurs » pour servir d’abris ou de dépôts d’équipements urgents et d’oxygène en cas de panne des véhicules. Il faudra aussi produire et recycler les gaz respirables, contrôler en permanence la pression, la composition, la pureté bactériologique de l’atmosphère des locaux viabilisés. Il faudra extraire la glace d’eau, la transporter, la stocker, la distribuer, la recycler. Il faudra construire des serres pour végétaux et des réservoirs à spirulines, à poissons ou à crevettes, et bien sûr contrôler et piloter la croissance de tous ces êtres vivants destinés à la consommation des êtres humains, puis en faire la récolte, préparer les aliments avec certaines exigences organoleptiques et les stocker bien conservés, recycler les déchets y compris les excréments humains (toutes les molécules organiques seront précieuses). Il faudra cultiver des plantes fibreuses ou utiliser les débris végétaux de plantes comestibles, pour produire des vêtements et des chaussures (…et recycler les déchets !). Il faudra construire et viabiliser des couloirs pour joindre les habitats, les dômes et les locaux de production. Il faudra développer des réseaux d’antennes de télécommunications pour émettre et capter les émissions terrestres ou planétaires relayées par une demi-douzaine de satellites géostationnaires (l’atmosphère martienne trop ténue, avec une ionosphère insuffisante, réfléchit très mal les ondes hertziennes). Enfin il faudra évidemment prendre soin des êtres humains, les soigner, physiquement et mentalement, donc développer non seulement, et autant que possible, une industrie pharmaceutique locale (on pourra très longtemps importer des médicaments de la Terre car leur rapport masse / efficacité est très faible) mais aussi former certains d’entre les résidents aux meilleures pratiques médicales.

Tout au long de ce processus, des hommes, très qualifiés dans toutes disciplines, et toutes les machines qui ne peuvent être produites sur Mars (la totalité au début, de moins en moins ensuite) devront être importés de la Terre ; des habitats, des serres, divers dômes fonctionnels construits. On aura donc, en même temps, la création de nouvelles branches d’activités à partir du tronc commun de l’énergie. Et le « fonctionnel », les branches, partant du tronc commun, n’empêcheront pas la « floraison », c’est à dire les activités non strictement nécessaires au fonctionnement de la colonie. Elles devront au contraire la favoriser dans la mesure où toutes ces activités « superflues » du strict point de vue de la survie des hommes, seront indispensables pour donner une finalité à la Colonie et aussi pour générer des revenus qui lui permettront de persister, de commercer avec la Terre (c’est-à-dire non seulement importer mais aussi exporter), de prospérer et éventuellement de pouvoir devenir autonome vis-à-vis d’elle (sans nécessairement qu’elle le devienne). Il y aura bien sûr parmi ces « fleurs », de la recherche scientifique provenant de la nécessité de connaître la planète sur laquelle on vivra, mais aussi des sciences déconnectées de cette nécessité et dont la croissance sera simplement mais fortement suscitée puis soutenue par le désir ou le besoin de savoir ou le plaisir de créer. Mars pourrait, par exemple, être un lieu privilégié pour l’astronomie.

NB : La Terre, planète où l’on privilégie (ou du moins l’on accepte) la poursuite de la croissance de la population en dépit de la surpopulation évidente et quoi qu’il en coûte, et où l’on ne réagit pas assez vigoureusement au laisser-aller écologique, risque fort de voir son environnement naturel réduit à quelques réserves, aux souvenirs et aux symboles. Que restera-t-il de la forêt amazonienne dans cent ans ? que restera-t-il des dernières tortues marines ou des baleines quand la masse de déchets plastiques flottants aura été multipliée par 10 ? Vers quels autres animaux encore sauvages se tourneront les tenants de traditions idiotes en mal de virilité, quand les derniers pangolins ou les derniers rhinocéros auront été massacrés ? Enfin que restera-t-il des possibilités d’explorer le ciel immense depuis la Terre quand des multitudes de constellations de satellites en orbite basse, comme malheureusement celles d’Elon Musk, auront obscurci notre ciel ?

On peut concevoir que des télescopes gigantesques utilisant toute la gamme des rayonnements électromagnétiques (la faible atmosphère n’empêchera aucun d’entre eux d’arriver jusqu’au sol à la différence de ce qu’on doit accepter sur Terre) et de vastes réseaux d’antennes ou de capteurs pour intercepter toutes sortes de rayonnements soient installés, comme sur Terre les réseaux SKA ou ALMA ou encore les installations LIGO/VIRGO ou IceCube. Sur Mars, les conditions désertiques (à l’atmosphère ténue, sèche et relativement stable) sont favorables, le ciel est clair comme en haute altitude sur Terre, la gravité est moindre et donc les larges structures résistent plus facilement à leur poids. Ces grands télescopes et ces vastes réseaux de capteurs pourront travailler en interférométrie avec/ou simplement en complément des instruments des observatoires terrestres. L’avantage des observatoires martiens sur les observatoires spatiaux viendra du fait que leurs installations pourront être plus puissantes que dans l’espace (assemblages plus facile sur un sol planétaire que dans l’espace de plus nombreux miroirs primaires ou antennes de plus grandes tailles, par exemple) et aussi du fait qu’ils seront plus facilement réparables (beaucoup de nos télescopes spatiaux meurent simplement de ne pouvoir être réapprovisionnés en liquide cryogénique et on a vu combien il a été difficile de corriger la myopie de Hubble).

En ce qui concerne la localisation, je vois bien une chaîne de « nodules » de colonies dans des sites d’altitude et de latitude aussi basses que possible (pour la densité de l’atmosphère et l’illumination constante tous les jours tout au long de l’année), à proximité de gisements de glace d’eau et de telle ou telle matière première en plus des sources « atmosphère » et « poussière » omniprésentes. Je rappelle que l’atmosphère de CO2 sera source de carbone et d’oxygène et que la poussière qui résulte d’un brassage planétaire de particules arrachées au sol par le vent, sera source d’une grande variété de minéraux et facile d’exploitation (le prélèvement est plus facile que l’extraction). L’autre intérêt de la multiplicité des nodules sera de pouvoir exploiter à partir de chacun d’eux, un territoire de surface proportionnée à sa population et donc de limiter les transports de matière première sur longues distances qui seront toujours difficiles (coût de l’infrastructure pour une population limitée répartie sur une surface immense). Il faudra cependant une possibilité de communication physique entre les différents nodules et comme mode de transport j’imagine bien un « ring » d’« hyperloop » autour de la planète. Quand Elon Musk a proposé au Monde en 2013 ce système en « open-source », il avait certainement en tête cette utilisation, particulièrement bien adaptée à l’environnement martien puisque la densité atmosphérique martienne est très faible, que les distances à parcourir seront très grandes et qu’il sera très difficile d’utiliser des avions ou des dirigeables (possible peut-être pour des masses très réduites et donc utilisable pour la recherche robotisée mais pas, ou très marginalement, pour le transport des personnes).

En ce qui concerne l’urbanisme des nodules, je vois bien un plan concentrique afin d’éviter les trop grandes distances à parcourir. Car il faudra toujours économiser l’énergie et éviter les sorties (maniement délicat des sas, pertes d’atmosphère, difficultés et risques inhérents au port des combinaisons) et l’on se déplacera donc, si on le peut, dans des couloirs pressurisés. Ce plan concentrique comprendra, outre les linéaires de modules habitat + serres + segment de couloir (intégrés comme proposé par Richard Heidmann), les dômes sociaux dont je parlais, répartis et dupliqués de telle sorte que si un accident arrive dans l’un d’entre eux (météorites, contamination, dépressurisation) ou simplement si on décide de le fermer pour entretien ou rénovation, on puisse utiliser les autres. Donc, outre les modules centraux, il y aura des modules périphériques et les liaisons se feront aussi bien par couloirs circulaires (pour desservir les lignes d’habitats et de serres) que par couloirs radiaux pour passer d’une ligne circulaire à l’autre et accéder aux dômes. Il faudra aussi limiter la taille des implantations pour pouvoir les gérer au mieux et pour pouvoir y circuler à pied sans difficulté. On peut imaginer, constituant chaque nodule, des unités circulaires d’environ un millier d’habitants reliées entre elles. Une dizaine de telles unités circulaires se recoupant l’une l’autre au niveau de leurs deux derniers cercles extérieurs, avec dômes sociaux aux intersections, et disposées elles-mêmes en cercle, comme des pétales, constituerait une taille satisfaisante (mais la taille maximum sera aussi fonction des ressources naturelles disponibles à proximité). Outre les pétales, on peut imaginer un hub central (peut-être enterré pour assurer une meilleure protection contre les radiations en cas de besoin) auquel convergent des couloirs radiaux venant de chaque pétale*, mais la communication de toute façon possible d’un pétale à l’autre permettrait éventuellement de se passer du hub. Si une cité risque de dépasser la taille optimum, on en construira une autre dans laquelle on pourra se rendre par hyperloop à partir de toutes et par rover pressurisé à partir de la plus proche.

NB:*avant de publier mon article je réalise que cette forme d’organisation circulaire en « pétales » ressemble un peu aux premiers fossiles d’êtres vivants métazoaires (multiplicité organisée et fonctionnelle d’êtres unicellulaires) identifiés sur Terre, à Franceville au Gabon (“Gaboniata”) et qui date de 2,1 milliards d’années. Le parallélisme me semble intéressant car il peut confirmer la logique de la proposition.

L’ensemble de la Colonie, au travers de ses multiples nodules devra aussi disposer d’un « système nerveux ». Pour servir l’ensemble de la population, assurer les télécommunications avec la Terre, stocker les données indispensables au fonctionnement de l’informatique sans souffrir du “time-lag” avec la Terre, commander à une multitude de robots (manque de main d’œuvre, danger de travailler à l’extérieur, nombre de capteurs, recherche dans divers domaines, astronomie, conservatoire des connaissances humaines), l’infrastructure informatique devra être très importante. Il faudra donc des équipements de réseaux informatiques, émetteurs et récepteurs, serveurs, datacenters, avec redondances et pièces de rechange stockées dans chaque nodule car une panne signifierait réellement la mort. C’est pour cela (mais pas seulement) qu’il ne devrait pas y avoir de « capitale » de la Colonie, ni de « président » auquel toute prise de décision remonterait. Compte tenu des risques divers (épidémie, météorite, déficience d’un satellite servant de relais de télécommunication, etc…) la plus grande autonomie d’administration devra être laissée à chaque nodule (et la collégialité pour la prise de décisions à l’intérieur de chaque nodule). Cela n’empêchera évidemment pas que la coopération et la concertation entre eux soient la règle.

Au-delà de ces pistes et remarques, comment imaginer plus précisément une colonie d’un million d’habitants ?! On peut rêver, il faut rêver et je souhaite que nos descendants parviennent à la construire un jour et à y vivre mais pour y parvenir il faut d’abord construire la première base. A partir de là, tout sera possible.

Image ci-dessous : unité d’habitat privatif, selon Richard Heidmann (crédit Richard Heidmann). Vous voyez dans la partie haute, l’habitat proprement dit sur deux niveaux, en dessous le segment de corridor qui permet de joindre l’unité aux autres (en ligne, de part et d’autre), et devant, les serres pour la croissance de végétaux comestibles. La protection contre les radiations est donnée par la couverture du toit et la visière devant la fenêtre frontale. L’épaisseur de la glace est de 40 cm, la structure est en verre et en acier produits sur Mars.

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La cité-état martienne d’un million d’habitants n’est pas pour demain (1)

La Mars Society américaine a lancé pour 2020 un concours pour distinguer les meilleures propositions de faisabilité d’une « cité-état » martienne d’un million d’habitants. Je n’y participerai pas, à la différence de ce que j’ai fait l’année dernière avec Richard Heidmann (Association Planète Mars) et Tatiana Volkova en 2019 (EPFL) pour le concours portant sur l’établissement d’une première base d’un millier d’habitants. En effet l’objectif me parait trop lointain, c’est-à-dire qu’avant que la faisabilité d’une telle cité-état se pose réellement, les technologies nécessaires pour la développer vont évoluer, en fonction notamment de la concrétisation de la première phase. Il me semble que nous devons laisser ce projet grandiose aux générations futures et nous consacrer entièrement à la « première marche ». La monter nous permettra d’envisager la suite qui, pour l’instant, n’est que science-fiction.

J’évoque cependant ce concours pour mettre en évidence les contraintes (cette semaine) et lancer quelques idées concernant ce futur lointain (la semaine prochaine).

Les contraintes sont faciles à présenter car on connaît bien les nécessités du voyage et assez bien l’environnement martien. Elles résultent de la distance de Mars (au Soleil et à la Terre), de sa géologie (histoire planétaire, structure et composition géologique) et du fait qu’elle souffre de ne disposer d’eau et d’atmosphère qu’en quantités certes non négligeables mais limitées.

Le problème des distances a trois conséquences, l’irradiance au niveau de l’orbite de Mars, les transports entre la Terre et Mars et le décalage de temps (« time-lag ») dans les télécommunications. L’irradiance de 492 à 715 W /m2 dont bénéficie l’orbite de Mars est un peu inférieure à la moitié de celle qui est constatée au niveau de l’orbite terrestre (1321 à 1413 W/m2) et elle varie fortement en raison de l’excentricité de l’orbite de Mars (0,093 contre 0,017 pour la Terre). Cela a des conséquences pour l’utilisation de l’énergie solaire. On ne peut pas négliger cet apport « naturel »; il faut l’utiliser, mais on ne peut s’en contenter. Il faut penser bien entendu à la production d’énergie pour les besoins multiples d’une activité humaine, pour les serres utilisées pour la production d’aliments, mais aussi pour le chauffage des habitats. On en aura besoin surtout la nuit où la température descend très vite à -120°C mais même pendant le jour où la température est le plus souvent légèrement négative (dans la zone intertropicale) et pendant les tempêtes de poussière qui peuvent être globales et durer plusieurs semaines.

La distance entre les deux planètes restera toujours la même, de 56 à 400 millions de km, et l’optimum de masse utile sur énergie dépensée impliquera toujours un voyage de 6 à 9 mois pour parcourir un arc de quelques 600 millions de km pour franchir la distance de 400 millions de km en ligne droite. On pourra aller un peu plus vite (4 mois ?) surtout si on arrive à mettre au point des vaisseaux à accélération continue (propulsion nucléaire, ou photonique) mais en mode propulsion chimique toute accélération impliquera plus d’énergie et donc moins de masse utile transportée (sans oublier que la montée en orbite terrestre devra toujours se faire en propulsion chimique). Enfin on ne va pas « s’amuser » à partir d’une planète pour tenter de rejoindre l’autre en dehors de la période favorable du cycle synodique et la conjonction favorable ne se présente que tous les 26 mois. Il en sera toujours ainsi. Donc les voyages Mars – Terre – Mars resteront longs, chers, peu fréquents (comparés aux voyages autour des globes terrestre ou martien) et les volumes transportés seront toujours limités. Dernier « détail » qui renforcera l’isolement relatif, les voyageurs seront plus exposés aux radiations pendant le voyage que pendant leur séjour ou leur vie sur Mars (et bien sûr, sur la Terre). Par conséquent personne ne « s’amusera » non plus à faire une multitude de voyages. Trois ou quatre dans une vie seront suffisants si l’on veut conserver un bon capital santé (surtout si l’on choisit de vivre sur Mars où les doses de radiation reçues seront de toute façon plus élevées que sur Terre). Il n’y aura pas de « carrière » de pilote-de-ligne interplanétaire.

Le time-lag n’empêchera pas les contacts fréquents entre les deux planètes mais il aura pour conséquence des difficultés sérieuses de communication (délais minimums de 3 à 22 minutes pour faire parvenir un message et donc de 5 à 44 minutes pour obtenir une réponse) ce qui gênera considérablement les échanges en direct avec la Terre et l’utilisation des serveurs informatiques terrestres.

Le sol et l’atmosphère de Mars présentent beaucoup d’avantages en tant que ressources potentielles et c’est pour cela qu’on peut envisager de les utiliser pour produire sur place tout ce dont un établissement martien aura besoin (« ISRU » pour « In Situ Resources Utilization ») comme l’a recommandé Robert Zubrin. Et il faudra pouvoir le faire aussi vite que possible et de plus en plus pour que la croissance d’un tel établissement ne cesse, faute de pouvoir mobiliser suffisamment de capacités de transports Terre/Mars pour fournir aux résidents les biens de premières nécessités ou simplement les pièces de rechanges dont ils auront besoin. A cet effet, on peut compter disposer des mêmes éléments chimiques sur Mars que sur Terre mais pas tout à fait de la même minéralogie.

NB : Mars a été constituée ou plutôt accrétée, à partir des mêmes gaz, des mêmes poussières puis des mêmes astéroïdes et planétoïdes que la Terre. Ces éléments et les constituants des astéroïdes et planétoïdes ont ensuite évolué au sein d’un milieu planétaire (gravité, densité chaleur) dans une minéralogie comparable à celle de la Terre primitive. Le fer et les métaux sidérophiles, plus lourds, sont descendus au cœur de la planète très malléable (pour ne pas dire liquide) des origines. Il y a eu ainsi un étagement des constituants, couche après couche, jusqu’aux éléments les plus légers en surface, principalement la silice. Bien sûr l’homogénéité n’a jamais été parfaite mais la tendance s’est affirmée avec le temps, avec les brassages convectifs dus à la chaleur dans le globe planétaire visqueux. Cette imperfection tenait notamment à l’afflux périodique et fréquent des astéroïdes et planétoïdes qui rajoutaient de la diversité en surface (en même temps que leur énergie cinétique qui se convertissait en chaleur dans l’ensemble du globe). Puis, alors que la croûte se solidifiait, est intervenu le Grand Bombardement Tardif (LHB), vers -4 milliards d’années. Cet épisode de notre histoire commune a permis aux deux planètes un enrichissement important en minéraux lourds accessibles (les métaux) et aussi en eau car les deux planètes, Mars et la Terre, avaient été formées en deçà de la ligne de glace et donc comportaient à l’origine peu d’éléments volatils libres (les gaz et l’eau primitifs étant solidement liés chimiquement à d’autres éléments). Sans doute y avait-il jusque-là une tectonique des plaques primitives, des morceaux de croûtes se formant en surface et sombrant de temps en temps dans les couches inférieurs magmatiques pour y être refondues et transformées. Puis, au fur et à mesure que la croûte se généralisait en surface et s’épaississait, le volcanisme se manifesta de plus en plus violemment, permettant au magma de percer la croûte pour libérer les tensions qu’il subissait, enrichissant par la même occasion l’atmosphère (notamment en souffre et en gaz carbonique). Au centre, compte tenu de la chaleur et de la densité, un noyau solide entouré d’un noyau liquide générait par rotation différentielle et frottement, un champ magnétique globale. C’est notre histoire commune.

A partir de là l’histoire planétologique diverge, évidemment progressivement. Les planètes continuent toutes deux à se refroidir et la croûte à épaissir mais la Terre dix fois plus massive et se refroidissant, de ce seul fait, moins vite, amorce une tectonique des plaques horizontales qui continue à ce jour alors que la croûte de Mars épaissit très vite et que son magma trop visqueux ne permit pas la généralisation du phénomène (il a peut-être été ébauché). La Terre restant pleinement active, créa à sa surface (et continue à créer) une minéralogie extrêmement diversifiée à laquelle une atmosphère importante et riche, ainsi que l’eau liquide toujours présente, contribuent rapidement et abondamment (produisant en abondance, carbonates, sulfates, oxydes, argiles…) et à laquelle au bout d’un certain temps se joint la vie, dans un océan profond et très accueillant pour ne pas dire très facilitateur.

La minéralogie de Mars est, en fin de compte, moins riche que celle de la Terre et il sera sans doute un peu plus difficile d’exploiter les éléments que cette évolution très tôt ralentie puis stoppée vers -3,5 milliards d’années a permis (par exemple probablement moins de filons de certains métaux, ces concentrations résultant de l’action de l’eau aussi bien que du volcanisme ; peu de carbonates, pas de charbon, pas de pétrole).

Les carences actuelles en eau et en atmosphère posent une autre contrainte pour le développement d’une colonie humaine de grande taille. Certes Mars possède de l’eau et une atmosphère, ténue mais non négligeable, beaucoup plus que la Lune, mais autant il semble possible de les utiliser pour une population de petite taille, autant les colonies à grande échelle (plus de quelques milliers d’habitants et a fortiori un million !) posent des problèmes qui dépassent nos capacités technologiques d’aujourd’hui. L’eau, que l’on trouve dans le sol sous forme de glace, doit être extraite, transportée, puis après usage, recyclée. Cela peut-être fait et cela sera fait mais ce sera toujours coûteux en énergie et l’abondance de la ressource sera toujours limitée et inégalement répartie à la surface du globe. On peut imaginer un recyclage presque total y compris des eaux « noires » mais ce ne sera pas pour tout de suite (va-t-on pouvoir recycler plus que ce qu’on recycle aujourd’hui dans l’ISS et va-t-on récupérer l’eau contenue dans les cadavres humains ?). De toute façon les molécules d’eau que l’on aura fait éclater pour en extraire de l’oxygène et de l’hydrogène pour utiliser ces deux éléments séparément et éventuellement les lier à d’autres dans des processus chimiques divers (production d’éthylène par exemple), seront perdues en tant que molécules d’eau. Donc il y aura des pertes, donc un besoin de renouvellement d’approvisionnement (avec arbitrage entre coût du recyclage marginal et coût de la nouvelle ressource). Et l’obtenir de façon acceptable quantitativement et économiquement sera long et difficile. Pour l’atmosphère, le problème ne sera pas tant l’oxygène que l’on obtiendra assez facilement à partir de l’eau ou du gaz carbonique, mais bien plus la faible pression et la faible quantité d’azote (relativement et en absolu). La pression forcera à limiter en taille les grandes structures pressurisées en surface puisque plus la structure est grande, plus la pression interne (on choisira sans doute 500 millibars) qui s’exerce vers un environnement extérieur quasi vide (pression atmosphérique moyenne sur Mars, 6 millibars), est difficile à contenir. Actuellement, au-delà des champs d’habitats linéaires et de faible volume unitaire reliés par des couloirs, imaginés par Richard Heidmann, on peut envisager des dômes hémisphériques de 30 mètres de diamètre en structure géodésique mais ces dômes (comme l’a calculé Richard Heidmann) devraient être ancrés dans des fondations en duricrete (équivalent martien du bêton) de 2 mètres d’épaisseur contre 1 mètre pour les dômes de 20 mètres. L’alternative serait d’habiter de vastes cavernes. Certes on le fera certainement mais à quelle échelle ? Il faudrait en creuser, en dehors des quelques cavernes naturelles qu’on pourra trouver et aménager, mais il me semble difficile d’envisager de faire vivre des dizaines de milliers de personnes (un millions ?!) dans des cavernes (on le fera sans doute pour l’excellente protection contre les radiations qu’elles procureront, mais on le fera marginalement). L’autre problème est la rareté de l’azote (2% d’une atmosphère dont la pression au sol est de 6 millibars en moyenne). Un gaz neutre sera indispensable dans la composition de l’air respirable des bulles viabilisées, parce que ni l’homme ni les plantes ne peuvent durablement respirer de l’oxygène pur (risque d’hyperoxie) et que les habitats où la proportion d’oxygène serait trop élevée, risqueraient à tout moment des incendies « définitifs ». Il faut donc oublier les vastes halls avec hauteur sous-plafond démesurée et quasi vides (comme ceux que certains de nos concurrents ont proposés dans le premier concours pour une base de 1000 habitants. C’est de la science-fiction.

Le troisième problème qui résultera de la faible densité atmosphérique, pour un établissement important sur Mars, encore plus que pour la première base, c’est les communications physiques entre les habitants. Il sera impossible de circuler à l’air libre sans protection et circuler avec protection sera possible mais compliqué, gênant et dangereux (dépressurisation et asphyxie). Cela aura beaucoup de conséquences !

Il faut bien voir que, compte tenu de ces diverses contraintes, certaines régions de Mars ne seront pas colonisables. Ce sont les zones trop sèches, trop froides à certaines saisons (les hautes latitudes et les pôles !), ou d’altitude trop élevée car l’atmosphère est rapidement plus ténue au fur et à mesure que l’on s’élève. Au sommet du Mont Olympus, 21 km au-dessus du Datum (altitude moyenne), on est quasiment dans l’espace (pression atmosphérique 0,3 millibars) mais déjà dans les hautes terres du Sud (plus de 50% de la surface de la planète) la pression atmosphérique est évidemment inférieure à la moyenne de 6 millibars. On recherchera toujours à minimiser les dépenses énergétiques.

Compte tenu de ces contraintes, je donnerai la semaine prochaine quelques pistes sur les possibilités de structures et d’organisation de colonies importantes sur Mars (plusieurs dizaines de milliers d’habitants, voire davantage).

Illustration de titre: Base Alpha, sur Mars, crédit SpaceX.

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Index L’appel de Mars 20 03 17

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Le plan d’Elon Musk pour coloniser la planète Mars

Je passe cette semaine la parole à Robert Zubrin qui vient de faire dans un texte magistral publié par la National Review, l’exposé le plus clair que j’ai lu sur la faisabilité de l’établissement de l’homme sur Mars. Selon lui (et je partage totalement ce point de vue), cette faisabilité repose sur le désir d’individus volontaires et capables, dont principalement Elon Musk, et sur l’esprit de Liberté. C’est cette combinaison qui a permis par la créativité, l’innovation sans entraves, le travail et la création de richesses propres, la réalisation du rêve américain. Et c’est cette même combinaison qui permettra l’ouverture sur Mars d’une nouvelle « frontière » pour l’humanité. Contrairement à ce que beaucoup croient, ce ne peut pas être les décisions des dirigeants des Etats aux commandes de lourdes bureaucraties car ils sont contraints par des procédures collectives, et des préoccupations électoralistes (auxquelles ils se soumettent volontiers car leur but est de se faire élire puis le plus souvent de rester au pouvoir), à l’indécision et au désir de « faire plaisir à tout le monde ». La démonstration, frappante, de cet état de fait est exposée par la comparaison entre le développement du programme Starship d’Elon Musk et celui du programme SLS de la NASA.

Elon Musk’s Plan to Settle Mars
par le Dr. Robert Zubrin

publié dans la National Review le 22/02/20

(traduction Pierre Brisson)

La semaine dernière, ma femme Hope et moi nous sommes rendus à Boca Chica, au Texas, pour rencontrer Elon Musk. Pendant que nous parlions à l’intérieur du siège local de SpaceX, un groupe de mariachis jouait à l’extérieur, offrant un divertissement à de longues files de personnes faisant la queue pour postuler à plusieurs catégories d’emplois. Les centaines déjà embauchées travaillaient dans le complexe. Il y en aura bientôt des milliers.

Musk appelle son projet « Starship » (vaisseau des étoiles). C’est une fusée à deux étages propulsée au méthane/oxygène, en acier inoxydable, avec une capacité de charge utile égale à la Saturn V, celle qui a envoyé les astronautes d’Apollo sur la Lune. La Saturn V, cependant, était « consommable » (i.e. non réutilisable), chaque unité étant détruite lors de son unique utilisation. Le Starship sera, lui, entièrement réutilisable, comme un avion de ligne, et il promet donc une réduction radicale des coûts de transport de charge utile.

La capacité du Starship doit encore être démontrée. Pourtant, voici Musk qui ne construit pas seulement le premier vaisseau expérimental pour « prouver le concept » mais, comme nous l’avons vu le lendemain, un centre de production aérospatiale et une flotte. Est-il fou? Selon les critères conventionnels de l’industrie aérospatiale, il l’est certainement. Mais il y a une logique dans sa folie.

Je connais Musk depuis environ deux décennies maintenant. En 2001, j’étais parmi ceux qui l’ont aidé à le convaincre de faire de Mars son objectif. Son plan est basé dans une large mesure sur mon propre travail qui est généralement connu sous le nom de « plan Mars Direct ». Publié en 1990 et élaboré en détail en 1996 dans mon livre The Case for Mars, Mars Direct a constitué une rupture radicale avec les précédentes réflexions de la NASA sur la façon dont les missions humaines sur Mars pourraient être menées. Mais le plan de Musk basé sur son Starship est encore plus radical.

A l’exception d’une période dans les années 1990 où la NASA, sous la direction de Mike Griffin, son administrateur associé pour l’exploration, adopta une version quelque peu diluée de Mars Direct, l’agence spatiale est restée dans un paradigme présenté par Wernher von Braun, selon plusieurs variations, entre 1948 et 1969. D’après ce paradigme, on devrait d’abord construire des stations orbitales qui seraient utilisées comme plates-formes pour la construction en orbite de vaisseaux spatiaux interplanétaires géants utilisant des systèmes de propulsion avancés, qui voyageraient depuis l’orbite de la Terre (ou selon la politique actuelle et de manière plus absurde, depuis l’orbite lunaire) vers l’orbite de Mars. Quittant ces vaisseaux-pères orbitaux, de petites navettes de débarquement emporteraient des équipages jusqu’à la surface martienne pour « planter le drapeau », laisser quelques empreintes, puis revenir en orbite après un court séjour.

Au contraire, les plans Mars-Direct et Starship utilisent tous les deux le vol direct, de l’orbite terrestre à la surface de Mars, avec retour direct de la surface de Mars à la Terre en utilisant comme ergols le méthane et l’oxygène produits sur la planète rouge à partir de matière locale. Les deux plans écartent tout besoin d’infrastructure orbitale, de construction orbitale, de vaisseaux-pères interplanétaires, de petites navettes de débarquement ou de propulsion avancée. Les deux impliquent des séjours de longue durée sur Mars dès la toute première mission. Pour les deux, l’objectif principal de la mission n’est pas de voler jusqu’à Mars mais d’y accomplir quelque chose de sérieux.

Mais il y a une différence. Dans Mars Direct, le modeste véhicule de retour sur Terre et le module d’habitation de l’équipage sont libérés tous les deux par le lanceur qui les place en orbite, atterrissant sur la Planète-rouge avec une masse combinée, habitat plus charge utile, d’environ 40 tonnes. Dans le plan de Musk, un Starship est mis en orbite terrestre puis ravitaillé en carburant par six vaisseaux pétroliers, après quoi le vaisseau entier est piloté jusqu’à Mars, déposant une masse habitat-plus-charge-utile pouvant atteindre 200 tonnes. Ainsi, alors que le plan Mars-Direct pourrait envoyer des équipages de « seulement » quatre à six astronautes à la fois sur la planète rouge, un Starship pourrait en prendre en charge 50 ou même plus.

Le plan de Musk offre plus de capacités que Mars-Direct, mais cette capacité a un prix. Plus précisément, si on veut faire revenir l’équipage, on devra faire le plein d’ergols d’un Starship qui en a besoin d’environ 1.000 tonnes. Dans le plan Mars-Direct, le véhicule de retour sur Terre beaucoup plus modeste envoyé sur la planète rouge avant l’équipage n’a besoin que de 100 tonnes. La puissance énergétique nécessaire installée en surface de Mars et les autres besoins qu’il faudra satisfaire pour les opérations du Starship représentent un facteur dix fois plus élevé que ceux nécessaires pour réaliser une mission Mars Direct.

On devra donc construire à l’avance une base importante à l’aide de plusieurs Starships envoyés sur Mars, en sens « aller » uniquement et chargés de nombreux équipements de base avec une surface équivalente à dix terrains de football de panneaux solaires et des robots pour tout installer. Ce n’est qu’après que tout cela sera mis en place que le Starship transportant le premier équipage pourra arriver. Cela rend le système sous-optimal pour l’exploration. Mais l’exploration n’est pas ce que Musk a en tête.

Si Mars Direct peut être comparé à une version évolutive du programme Apollo, le plan de Musk serait à comparer au D-Day. Musk a besoin d’une flotte. Il crée donc un « chantier naval » pour construire une flotte. Mais pourquoi construire une flotte avant de tester ne serait-ce qu’un seul vaisseau ? Il y a plusieurs raisons. La première est que Musk veut être prêt à encaisser des pertes. Lorsque le premier Starship sera prêt pour son premier vol d’essai, il en aura trois ou quatre autres déjà construits et « sur le pont », prêts à être modifiés pour corriger tout ce qui aurait pu causer l’échec du premier. Son principe : lancez, échouez, réparez, recommencez, jusqu’à ce que cela fonctionne, puis continuez à lancer, en améliorant la charge utile et en réduisant le temps de rotation, en faisant progresser les performances, vol par vol, férocement.

Mais il y a une autre raison pour construire une flotte. C’est pour rendre le Starship bon marché. La NASA a construit cinq navettes spatiales sur une période de douze ans, chacune coûtant plusieurs milliards de dollars. Musk crée un centre de construction conçu pour produire à terme des Starships à la cadence de 50 ou plus par an. Cela peut sembler fou, mais ce n’est pas impossible. En 1944, les États-Unis fabriquaient des porte-avions d’escorte au rythme d’un par semaine. Des dizaines d’équipes distinctes travaillaient simultanément, chacune sur sa propre partie du navire pendant quelques jours avant de passer le travail à l’équipe suivante. Si Musk met en place un dispositif semblable avec un effectif de 3.000 personnes, cela signifiera des coûts de main-d’œuvre de l’ordre de 6 millions de dollars par vaisseau, ou de 15 à 20 millions de dollars chacun en incluant les matériaux et l’avionique.

S’il peut obtenir des coûts aussi bas, alors une fois que la base martienne sera opérationnelle, avec des capacités d’agriculture sous serre et de production industrielle croissantes, les vaisseaux transportant chacun 100 passagers pourront voler jusqu’à Mars et y rester, si nécessaire, pour fournir un logement, à un coût par passager de moins de 200.000 $. Fixons donc le prix du billet à 300.000 $ – la valeur nette d’une maison de taille et de conforts moyens, soit environ sept ans de salaire pour un Américain moyen. A l’époque coloniale, des travailleurs acharnés prenaient leur billet pour l’Amérique en échange de sept ans de travail. C’est un prix que beaucoup de gens peuvent payer – et ont payé – quand ils veulent vraiment « se bouger ». Ce qu’il faut simplement en plus, c’est notre mère Liberté pour accueillir les immigrées. Si elle les attend là-bas, ils viendront et prospéreront grâce à leur créativité.

Sur ce dernier point, Musk et moi sommes d’accord. Il est peu probable qu’une colonie sur une autre planète soit en mesure de réaliser un profit en exportant quelque produit matériel que ce soit vers la Terre. Les coûts de transport seront tout simplement trop élevés et les chiffres des « business-plans » basés sur de tels concepts n’auraient aucun sens. Mais la propriété intellectuelle est une tout autre chose puisqu’elle peut être transmise sur des distances interplanétaires presque gratuitement. La valeur la plus élevée que des données peuvent avoir est celle qui peut être contenue dans un brevet. Une colonie sur Mars sera composée d’une population techniquement extrêmement capable dans un environnement pionnier où les personnes seront libres d’innover et même contraintes d’innover. Ce sera comme l’Amérique du XIXe siècle, mais bien plus encore, une véritable cocotte-minute pour l’innovation. Comme l’historien Frederick Jackson Turner l’a souligné dans son célèbre essai « La signification de la frontière dans l’histoire américaine » (1982), une situation analogue a fait de la jeune Amérique le berceau de la culture la plus inventive de tous les temps, l’ingéniosité « yankee » apportant au monde les bienfaits de l’électricité, des bateaux à vapeur, des télégraphes, de machines diverses permettant des économies de main-d’œuvre, de l’enregistrement sonore, des ampoules électriques, des téléphones, des centrales électriques – et peu après qu’il ait écrit son essai, des avions et de la production en série des automobiles. Ainsi, pour répondre à ses besoins, l’ingéniosité martienne, fortement motivée et non-bureaucratique, devrait produire des avancées révolutionnaires dans la robotique, l’intelligence artificielle, les organismes génétiquement modifiés, la biologie de synthèse et dans de nombreux autres domaines. Ces inventions, créées pour répondre aux nécessités de Mars, pourraient faire l’objet de brevets qui seront commercialisés sur Terre, apportant aux Martiens les revenus nécessaires pour financer les importations de systèmes complexes, qui à la différence des matériaux en vrac comme la nourriture, les tissus, les carburants, l’acier, l’aluminium, le verre et le plastique, pourraient être trop difficiles à réaliser ou produire sur Mars, du moins pour un certain temps.

A l’heure présente, Musk se focalise sur la création de son centre de construction aérospatiale, une tâche qu’il considère comme beaucoup plus importante que celle de simplement perfectionner son Starship. Mais il y a beaucoup plus de problèmes que Musk devra résoudre pour que tout cela fonctionne. Le remplissage en orbite des réservoirs de propergols cryogéniques n’a pas encore été démontré et la technologie de production de propergols in situ sur Mars, certes bien comprise, n’est toujours pas prête à être utilisée. Les Starships revenant de Mars seront confrontés à des barrières thermiques beaucoup plus fortes que les véhicules qui reviennent simplement de l’orbite terrestre (NdT : vitesse plus élevée). La protection thermique légère qui suffit dans le second cas peut ne pas fonctionner dans le premier. Les panaches d’échappement des très lourds Starships pourraient créer des cratères dangereux lors des atterrissages sur Mars, obligeant Musk à adopter plutôt un plan de type Mars Direct, utilisant des véhicules plus petits, peut-être des mini-Starships à partir d’un grand-Starship en orbite terrestre. Je crois que cette considération, combinée à la très grande puissance énergétique requise pour faire le plein d’un grand-Starship sur la planète rouge, pourrait finalement l’obliger à développer une version miniature du Starship. Un tel «Mini» pourrait être porté jusqu’à l’orbite terrestre par un grand Starship, puis séparer de ce dernier pour terminer la mission sur le modèle Mars Direct, permettant au grand-Starship de retourner sur Terre pour être à nouveau mis en orbite en l’espace de quelques jours. Le Mini pourrait également être lancé indépendamment, comme étage supérieur réutilisable du Falcon 9, déjà opérationnel, de SpaceX, donnant ainsi à la société une capacité de lancement de charges moyennes, entièrement réutilisable. Musk préfère tout faire avec un seul design. Nous verrons s’il peut s’en tirer.

Le budget de fonctionnement de la NASA est plus de dix fois supérieur à celui de la société SpaceX de Musk qui cependant est en train de la dépasser rapidement en performance. Le lanceur de charges lourdes très en retard de l’agence spatiale, actuellement connu sous le nom de SLS, était une conception raisonnable pour un « booster » qu’on pouvait extrapoler rapidement à partir de la navette, lorsqu’il a été proposé pour la première fois en 1988. Mais il arrive maintenant une génération trop tard, avec moins de capacité d’emport de charge utile que le Starship et un coût environ 50 fois supérieur par vol. La NASA dit qu’elle est engagée dans un effort de type « tout le monde sur le pont » pour faire atterrir des astronautes sur la Lune vers  2024, mais il y a peu de chances qu’elle y parvienne car elle a imaginé un plan hyper-complexe impliquant d’abord la construction d’une station spatiale en orbite lunaire d’abord et ensuite en ayant recours à quatre lancements, cinq éléments de vol et six opérations de rendez-vous par mission. Bien que cette approche offre l’avantage politique de faire bénéficier du programme le plus grand nombre d’acteurs possible, l’opérabilité du plan est extrêmement discutable.

La conception de la mission martienne de la NASA est encore pire. Elle implique de loger un énorme « DST » (« Deep Space Transport » soit : « Système de transport dans l’espace profond ») sur la station spatiale en orbite lunaire, puis d’envoyer le DST vers une autre station spatiale qui, selon l’agence, doit être construite en orbite autour de Mars. Le temps de transit de l’orbite lunaire à l’orbite de Mars pour ce système futuriste est de 300 jours dans chaque sens – près de deux fois ce dont les rovers Spirit et Opportunity ont eu besoin pour faire le voyage de la Terre à la planète rouge en  2003. De plus, contrairement à Spirit et Opportunity, le DST ne devrait pas atterrir sur Mars.

Si on veut explorer ou s’installer sur Mars, on doit atterrir sur Mars. Le but du plan DST cependant, n’est ni l’exploration ni l’installation de l’homme sur Mars, c’est de dépenser. Plutôt que d’offrir le chemin le plus simple et le plus efficace vers la planète rouge, l’architecture DST propose le chemin le plus complexe, afin de fournir des « justifications » (N.B : et non des « raisons ») pour autant de nouveaux programmes de développement technologique que possible.

L’approche de Musk est tout le contraire. Le programme de la NASA est axé sur la satisfaction des fournisseurs. Le sien est déterminé par l’objectif. Il ne cherche pas à justifier les dépenses par un ensemble de technologies « potentiellement utiles ». Il veut que son programme se fasse avec le moins possible de nouveaux développements. Son attitude est « Montrez-moi pourquoi j’en ai besoin ». Il se peut qu’il pousse cela un peu loin. Comme indiqué, je pense qu’il serait sage de développer un Mini-Starship pour réduire les besoins en énergie pour produire sur Mars le carburant de retour sur Terre. Il n’est pas d’accord. « Démontre le moi », dit-il. Nos conclusions sur ce point divergent, mais j’aime vraiment la façon dont il pense.

C’est le genre de réflexion qui peut nous amener sur Mars.

Robert Zubrin

Fin de traduction.

Je reprends la plume pour faire observer que l’épanouissement du génie ingénieurial et organisationnel (pour les vaisseaux) d’Elon Musk dans la direction de Mars, n’aurait pas été possible sans le génie ingénieurial et concepteur (pour l’architecture de mission) de Robert Zubrin. Les deux sont de fortes personnalités qui ne s’embarrassent pas de paradigmes anciens et qui ont pu exprimer leur potentiel créateur grâce à la liberté intellectuelle, administrative et financière qu’offre malgré tout encore, les Etats-Unis d’Amérique.

La société de ce pays est, en dépit d’une évolution bureaucratique négative et de pressions écologiques extrémistes de plus en plus en fortes, toujours tournée vers l’avenir, portée par l’esprit d’innovation et d’aventure. « Last but not least », la multiplicité des centres de décisions et des concurrents, donc la responsabilité de chacun, stimule plus efficacement que dans la plupart des autres pays, la recherche de l’efficacité dans l’économie des moyens. La Suisse ouverte à la concurrence mondiale et disposant à la fois des moyens financiers et des compétences technologiques est évidemment un cas à part, où la liberté a encore comme aux Etats-Unis, beaucoup de latitude, mais avec des moyens quand même plus limités. Et il lui manque peut-être l’esprit d’aventure américain qu’expriment si bien Robert Zubrin et Elon Musk !

Pierre Brisson

lien vers l’article en Anglais de Robert Zubrin, tel que publié dans la National Review:

https://www.nationalreview.com/2020/02/mars-elon-musk-plan-to-settle-red-planet/

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Index L’appel de Mars 23 02 19

Compte tenu de la pandémie de coronavirus covid-19, l'”événement” martien prévu le 24 mars à Lausanne dans les locaux du Temps, a été reporté. Il n’est en effet pas raisonnable de s’exposer et d’exposer les autres à une contagion.

Je souhaite à mes lecteurs de traverser sans dommage cette épreuve. Elle aura démontré que sur notre vaisseau spatial Terre, nous sommes de fait solidaires et que nous devons nous comporter en conséquence.

La prolifération microbienne posera sur Mars des problèmes semblables à ceux qu’elle a posés jadis sur l’Ile de Pâques…

…mais il sera moins difficile d’y faire face !

En ces temps où le covid-19 étend son empire sur le monde, il me semble intéressant d’attirer l’attention sur la situation où se trouvait l’Île de Pâques, « Rapa Nui* » pour ses indigènes aujourd’hui, à l’époque pas si lointaine (jusqu’en 1967) où l’île n’avait pas d’aéroport. Elle illustre bien les problèmes de propagation des contaminations et les problèmes auxquels seront confrontées les colonies martiennes dans le domaine microbien.

*« Grande Rapa » par différence avec Rapa Iti (Petite Rapa), cette dernière étant la plus isolée, au Sud-Est, des îles de la Polynésie française, et la moins lointaine, avec Pitcairn (l’île des mutinés du Bounty !), de Rapa Nui. Le nom de Rapa Nui est récent. Il fut donné à l’île de Pâques (découverte par le Hollandais Jakob Roggeveen le jour de Pâques 1722), lors du rapatriement des quelques personnes des deux îles (Rapa Nui et Rapa Iti) ayant survécu à leur esclavage au Pérou (1862-1863).

NB : Je me réfère ici largement à ce qu’écrivait Thor Heyerdahl dans son très beau livre « Aku-Aku le secret de l’Ile de Pâques » (1957), qui a enchanté mon adolescence.

A l’époque où Thor Heyerdhal la parcourait, Rapa Nui, l’ile la plus éloignée de toute autre terre habitée et donc forcément le centre ou le « nombril » du monde pour ses habitants (« Te Pito o te Henua »), n’avait de contact avec le monde extérieur que par le navire de guerre qui venait une fois par an affirmer son appartenance au Chili et lui apporter quelques marchandises et équipements de nécessité ou de confort. Les navires de particuliers qui arrivaient jusque-là, comme le chalutier (adapté aux besoins de la mission !) de Thor Heyerdahl, étaient si rares qu’ils constituaient des événements historiques. Le premier résultat c’est que, sur le plan biologique, il y avait une rupture quasi totale entre le microbiome* insulaire et le microbiome de la biosphère humaine (que l’on pourrait appeler l’« humanosphère-reste-du-monde »). Le deuxième résultat c’était que ces deux microbiomes évoluaient séparément pendant une période relativement longue et que le microbiome humanosphère-reste-du-monde était beaucoup plus riche et vigoureux que le microbiome pascuan, car composé des microbiotes** de très nombreux individus en relations, et qu’il évoluait beaucoup plus vivement. Le troisième résultat c’était que lorsqu’il y avait contact, celui-ci était violent puisqu’il n’y avait aucune transition, aucun lissage dans le temps, presqu’aucune accommodation possible. Le quatrième résultat c’était que la quasi-totalité des habitants de l’île tombait malade (notamment d’une sorte de grippe, le « cocongo ») lors de l’arrivée du bateau qui était vue ainsi comme la meilleure (le contact) et la pire des choses (la maladie).

*environnement microbien de tout végétal ou animal y compris l’être humain – on pourrait dire “sa bulle microbienne”, par extension toute bulle microbienne attachée à un ensemble d’êtres vivants; **totalité des composants microbiens commensal de cet environnement (intérieur et extérieur au végétal et à l’animal).

La situation sera la même pour les habitants de la colonie martienne vis-à-vis des passagers du vaisseau interplanétaire terrien qui arrivera sur Mars tous les 26 mois.

Evidemment les résidents martiens ne seront (pas tout à fait) autant désarmés pour faire face au choc sanitaire que l’étaient les pauvres Pascuans du milieu du XXème siècle. Ils ne disposeront certes d’aucun vaccin puisque par définition il n’y aura pas possibilité de transmission de quelque matière que ce soit , organique ou autre, entre la Terre et Mars. On peut cependant envisager pour atténuer le choc de la reprise de relations physiques, que les contacts entre passagers et résidents soient interdits pendant une quarantaine après l’arrivée sur Mars, soit le temps nécessaire à la vaccination des résidents contre les germes dont le développement sur Terre aurait pu les faire observer comme dangereux ou au minimum incapacitants pendant la période synodique écoulée (comme les deux dernière grippes par exemple). La quarantaine pourrait servir réciproquement à la protection des arrivants contre les germes qui se seraient développés au sein de la petite communauté martienne pendant la rupture des relations physiques. Par ailleurs, pour traiter toutes sortes de pathologies non virales (ou plutôt pour atténuer les effets de celles-ci), les Martiens pourront avoir copié les médicaments mis au point dans les laboratoires terrestres puisqu’ils auront pu recevoir par télécommunication les formules chimiques conçues sur Terre et bien sûr reproductibles sur Mars en utilisant les matières premières martiennes. On peut aussi envisager, pour lutter contre les bactéries, l’utilisation de la phagothérapie en alternative aux antibiotiques. Peut-être cette dernière méthode de soin serait-elle moins difficile à développer sur Mars, surtout dans les premiers temps de la colonisation, car l’industrie pharmaceutique suppose, dans ses productions les plus sophistiquées, la maîtrise de processus délicats (et parce que leur rapport masse/utilité est très faible, donc qu’ils seront transportables depuis la Terre).

A côté du problème posé par ces évolutions divergentes et par ces retrouvailles, il faut aussi envisager qu’il puisse se développer sur Terre une épidémie virale au moins aussi contagieuse que le covid-19, avec de nombreuses expressions asymptomatiques mais, avec une période d’incubation longue, et in fine beaucoup plus létale. Il nous est impossible de maîtriser l’évolution de la biosphère virale. Elle est en nous aussi bien qu’elle nous enrobe et nous cohabitons avec elle depuis nos origines. Nous ne pouvons que lutter contre elle pour nous défendre, avec jusqu’ici un certain succès, pour conserver un statu quo sanitaire. Ce statu quo n’est absolument pas garanti. Il doit être à chaque attaque virale, gagné de haute lutte. Ce sont les réactions de défense de notre système immunitaire contre la force aveugle d’une autre forme de vie acharnée à se nourrir pour se reproduire et qui sans cesse mute pour prévaloir sur ses compétiteurs, mais aussi notre intelligence humaine qui permettent de conserver un équilibre. Un échec de notre médecine (donc une mortalité ou une incapacité fortes) créerait une pagaille indescriptible sur Terre, y compris des émeutes, des révolutions, des guerres et un recul de la civilisation. Dans ce cas, une colonie sur Mars pourrait rester un isolat indemne, comme un monastère au Moyen-Age au milieu des destructions causées par la folie des Barbares, un conservatoire à partir duquel la vie pourrait repartir, sur Terre ou ailleurs dans l’Univers.

Sur place, une fois le choc sanitaire de l’arrivée du vaisseau « encaissé », la plus grande prudence devra perdurer dans la Colonie. En effet, le volume habitable constitué de bulles viabilisées, sera très petit au début et le restera très longtemps. Cela est dû au fait que la terraformation tant prônée par certains, est proprement impossible; cela est dû aussi aux difficultés techniques et au coût élevé de construire, de viabiliser puis d’entretenir de grandes structures isolant de grands volumes. Le nombre d’habitants sera donc lui aussi petit (très probablement limité à quelques milliers d’individus ou au mieux, à quelques dizaines de milliers) mais la densité de l’habitat, très élevée. En conséquence l’effet tampon (« buffer effect ») biologique sera très limité, les désordres biologiques pouvant, s’ils sont laissés libres, se répercuter très rapidement du point de départ à l’ensemble du volume habitable. De ce point de vue la petite colonie martienne sera aussi un bon analogue à Rapa-Nui. Toute maladie microbienne ou viral à forte létalité pouvait et peut encore y faire des ravages. On l’a bien vu lorsque la quasi-totalité de la population a été déportée en esclavage pour exploiter le guano au Pérou. Presque tous les déportés sont morts, très vite, car ils étaient tous en même temps exposés aux mêmes maladies dont la variole sans avoir jamais reçu aucune protection immunitaire, et les survivants ont contaminés à leur retour ceux qui étaient restés sur place. Sur 3000 habitants avant la déportation, seuls 111 survécurent !

Dans la colonie martienne, les moyens de prévenir ou de limiter les épidémies, seront, outre les vaccins, les phages et les médicaments, la multiplicité des bulles viabilisées disposant de porte de sécurité à leurs ouvertures, cette multiplicité étant exigées par ailleurs par des nécessités techniques (contraintes exercées sur les structures par le différentiel de pression atmosphérique entre extérieur et intérieur), et des risques d’explosions de l’une ou de l’autre (impact de petites météorites). Les différentes bulles pourront être périodiquement vidées de leur atmosphère pour être purifiées ; le vide est un bon nettoyant biologique. Mais il faudra aussi, au-delà des règles d’hygiène extrêmement strictes, et contrôlées, pouvoir nettoyer avec des antibactériens et des fongicides les moindres recoins des habitats car l’expérience a prouvé que les « petites bêtes » ont la vie dure ! Des capteurs seront partout présent pour mesurer les pourcentages de gaz atmosphériques et aussi la composition bactérienne de l’atmosphère. Biomérieux a récemment mis au point pour l’ESA et MELiSSA, un analyseur bactérien,  MiDASS (Microbial Detection in Air System for Space), qui permettra de repérer et d’analyser très rapidement les gênes pathogènes…toutes ressources dont ne disposaient pas les anciens Pascuans !

Image de titre : Alignement de moai devant la mer au crépuscule (cliché novo-monde.com)

Image ci-dessous : Rapa-Nui perdue dans l’Océan ! Sur la carte, un tout petit point à peine visible au centre du cercle que j’ai tracé pour le mettre en évidence. L’île est à 3600 km des côtes chiliennes, à 3400 km de Rapa-Iti et à 2000 km de Pitcairn. Les premiers habitants sont sans doute arrivés entre 400 et 1200 après JC.

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Index L’appel de Mars 20 03 06

NB: en raison de la pandémie de coronavirus covid-19, l’événement prévu pour le 24 Mars par Le Temps dans ses locaux, est annulé. Il aura lieu à une date ultérieure.

Aller sur Mars pour accéder à l’espace et devenir une espèce multiplanétaire

Conférence à Lausanne le 24 Mars dans les locaux du Temps   

Dans l’optique d’un envol hors de notre berceau, la Terre, Mars n’est pas une destination comme les autres. Aller sur la Lune c’est continuer à « tourner en rond » ; aller sur Vénus est impossible compte tenu de la température et de la pression atmosphérique au sol, et tourner autour dans les nuages, trop dangereux ; aller sur les lunes de Jupiter, c’est beaucoup trop loin compte tenu des radiations et des modes de propulsions que nous maîtrisons. Mars, a contrario, est définitivement hors du domaine terrestre ; c’est une planète sur laquelle les températures et la pression sont relativement acceptables bien qu’elles supposent une protection particulière ; c’est aussi une planète que l’on peut atteindre dans un délai acceptable tant au point de vue de la durée de notre vie, que des doses de radiations que notre corps peut supporter. Aller sur Mars est à la limite de nos possibilités technologiques et c’est pour cela que nous devons, sans attendre, y aller et tenter de nous y installer. Cette entreprise nous donnera la possibilité de continuer l’aventure de l’expansion humaine commencée en Afrique il y a quelques dizaines de milliers d’années, de ne plus dépendre d’une seule planète, de devenir une espèce multiplanétaire et d’envisager d’aller un jour encore plus loin. Ce sera aussi l’occasion d’une révolution copernicienne, celle de considérer que notre foyer n’est plus seulement la Terre parce qu’elle est habitée par l’homme mais que c’est l’Espace partout où il peut être habité par l’homme. Ce sera de ce fait le début d’un formidable épanouissement, tel que nous n’en avons pas connu depuis les Grandes-découvertes, tant sur le plan scientifique (stimulation de la Connaissance), qu’ingénieurial (stimulation du développement des technologies) et qu’économiques (stimulation de l’offre et de la demande).

Le 24 mars dans ses locaux de Lausanne (18h00/19h00), Le Temps m’offre la possibilité d’expliquer pourquoi cette ouverture vers Mars est aujourd’hui possible et souhaitable. Ma présentation se fera selon le plan suivant :

  1. La faisabilité : 1) le voyage vers Mars ; 2) la survie de l’homme sur Mars ;
  2. L’intérêt : 3) L’aventure humaine ; 4) Les merveilles de l’Univers.

On pourra ensuite en discuter avec les journaliste du Temps ! Cliquez ici pour l’annonce de l’événement par le journal. Bien entendu cette conférence est prévue sous réserve que la diffusion du coronavirus permette qu’on se réunisse.

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Index L’appel de Mars 22 02 10

Illustration de titre: la base martienne vue par SpaceX; crédit SpaceX. Sur la gauche (et beaucoup plus loin à droite), les Starships attendent la conjonction planétaire favorable pour repartir vers la Terre (il faut rester 18 mois sur Mars). Il n’y a pas “grand monde” dehors car l’atmosphère est irrespirable mais le grand dôme viabilisé à droite est lumineux et confortable. D’autres plus petits, tout aussi confortables et fonctionnels (habitats, centres de transformation de matières premières, serres, ateliers, petites productions industrielles), l’entourent. Ils sont reliés par des corridors-tubes également viabilisés. En cas de besoin d’action à l’extérieur pour faire ce que les robots ne peuvent accomplir, on sort en scaphandre ou en rover pressurisé.

NB: Le jeudi 27 une erreur de “manipulation” de mon logiciel, m’a conduit à mettre en ligne un article qui n’était pas destiné à être publié. Désolé pour mes abonnés qui l’ont reçu avant que je le retire!