Michael Collins nous a ouvert une voie magnifique mais nous avons beaucoup de mal à l’emprunter

29 mai 202128 mai 2021 Pierre Brisson 26 commentaires

L’astronaute Michael Collins est mort le mois dernier. C’était un homme exemplaire, un « pathfinder » comme on nomme en Anglais l’éclaireur qui montre la voie, et il doit nous servir d’exemple. Il avait 90 ans. Comme on dit « c’est un bel âge » mais ce chiffre m’inspire aussi un constat et un regret.

Collins avait toutes les qualifications pour participer à la première mission sur la Lune qui a permis à l’« Homme », incarné par Neil Armstrong et Buzz Aldrin, de fouler la poussière lunaire. Et pourtant il n’y est pas descendu car sa mission à lui était moins spectaculaire, tout aussi importante mais plus austère. Il s’agissait d’attendre à quelques 110 km d’altitude dans le « CSM » (« Command & Service Module »), « Columbia », d’Apollo XI, pour que la mission soit un succès. Il s’agissait plus précisément de maintenir le vaisseau en bon fonctionnement sur l’orbite prévue, de telle sorte qu’il puisse accueillir les astronautes revenant de la Lune dans leur « LM » (« Lunar Module »), Eagle, et qu’il puisse lui, Collins, les ramener sur Terre. Ce qu’il fit, de façon impeccable, le 24 juillet 1969, son jour de gloire, non sans avoir résolu pendant sa veille un problème gravissime de fuite d’eau qui aurait pu tout ruiner. Sans Collins l’aventure aurait été un suicide ou un meurtre selon qu’on la considère du point de vue des astronautes ou de la NASA.

Or Collins, militaire de carrière, de famille et de cœur, diplômé de la prestigieuse école de West Point, a accepté son sort ingrat comme on accepte de participer à un travail d’équipe pour qu’elle (et non pas lui tout seul) réussisse. Il a fait intégralement partie de cette petite entité qui pour la première fois s’est posée sur la Lune. Il fallait qu’il reste à bord du vaisseau en orbite pour que ses deux coéquipiers y descendent. Ce qui est admirable c’est que, pour autant que l’on puisse savoir, il a été heureux malgré le regret certainement « rentré » d’avoir été si près et de ne pas y être « allé ». D’ailleurs il a été traité par les autorités et par le public « comme si ». Il fut décoré par le Président Nixon et par le Congrès, comme les autres, avec la même distinction. Il a eu une carrière ultérieure tout aussi remarquable. Après avoir quitté la NASA la même année, 1969, il fut nommé Assistant Secretary of State. En 1971 il devint le premier directeur du Musée national de l’Air et de l’Espace des Etats-Unis et supervisa la construction de cet établissement remarquable, devenu incontournable dans le Washington d’aujourd’hui. Son œuvre accomplie, il devint directeur de la Smithsonian Insitution (« the world’s largest museum, education, and research complex » comme elle se présente elle-même fièrement). En 1974 il fit dans son livre « Carrying the Fire » un récit enlevé et brillant où ne perce nulle amertume, sur cette mission devenue fabuleuse.

Ceci dit Michael Collins avait un secret partagé avec nul autre homme au monde à ce jour. Il l’a savouré et il l’a gardé pour toujours avec lui. Ce secret extraordinaire qu’il a cependant laissé percevoir à ceux qui ont su l’écouter ou le lire dans ce qu’il a raconté après, c’était la sensation inouïe de se retrouver le premier, seul dans l’espace vrai, coupé de toute communication avec la Terre et avec ses collègues au sol, complètement seul dans le silence de la nuit étoilée. Et ce sentiment qui, dans son caractère unique et étrange, a pu sans aucun doute le conduire à une sorte d’ivresse (il parle d’exultation), a été magnifiée par ses passages au-dessus de la face cachée de la Lune. Paysage sans doute fantastique et grandiose que cette face cratérisée à l’extrême, occultant totalement la vision de la Terre. Le sentiment de solitude, d’isolement et de nouveauté n’a sans doute jamais été poussé aussi loin chez aucun autre homme mais c’était aussi un sentiment de paix dans le ronronnement continu et stable des conditionneurs d’air, et de fierté de se sentir le représentant de l’humanité là où jamais personne n’était allé. C’est aussi pour cela que Michael Collins a été heureux.

Mais je ne voudrais pas terminer cette réflexion à propos de ce grand-homme sans évoquer mon regret qui est aussi, très nettement exprimé, le sien (cf son interview par Popular Mechanics en juillet 2019 ci-dessous*) et qui est aussi celui de beaucoup de mes contemporains, le regret qu’avant qu’il ait atteint ses 90 ans, nous ne soyons pas retournés sur la Lune, ni que nous soyons jamais allés « quelque part ». Qu’avons-nous fait de notre talent ? Depuis la très brève flambée des missions Apollo, terminée avec Apollo 17 le 19 décembre 1972 seulement trois ans après l’exploit de la première mission, nous avons ronronné dans l’espace proche, dans la Navette puis dans l’ISS, à 450 km d’altitude, bien protégés par les champs magnétiques terrestres et étant bien certains de pouvoir retourner sur le « plancher des vaches » en quelques heures, en cas de besoin. Et nous nous émerveillons des séjours de Thomas Pesquet dans ce « machin » qui tourne au-dessus de nos têtes et qui ne sert (presque) à rien, qu’à attendre. Nous sommes un peu comme un adolescent qui aurait appris à skier sur une piste bleue et qui après avoir descendu une seule fois une piste rouge, roulerait des mécaniques en redescendant encore et toujours la même piste bleue pour montrer aux autres comme il la descend bien.

L’élan des Collins, Armstrong et Aldrin a été brisé net à cette époque de 1972, maintenant lointaine, et nous vivons dans le souvenir et dans la nostalgie. Ce n’est pas ce qu’aurait voulu Collins et ce n’est pas ce que voudrait Buzz Aldrin, le dernier de l’équipe encore capable de s’exprimer. Il nous faut repartir, peut-être nous dérouiller les jambes sur la Lune et y respirer le grand large dans nos scaphandres pressurisés, mais surtout traverser à nouveau l’Océan et aller encore plus loin, jusqu’à Mars, cette deuxième Terre. Là, notre aventure humaine continuera pour de vrai.

*extrait de l’interview de Michael Collins en juillet 2019 par Popular Mechanics:

“I look at the night sky and see all of these miraculous, marvelous things. I think humankind ought to lift that lid and get going. Move outward bound. That was the terminology that I always found that most closely came to describing my feelings. It was Alfred Lord Tennyson who wrote about the concept ‘Outward Bound’ in his poems. The concept is very important to me and I think it ought to be important to humankind. That’s why I want to go to Mars”.

*Liens :

vers Popular Mechanics qui a interviewé Michael Collins en juillet 2019: https://www.popularmechanics.com/space/moon-mars/a28338078/michael-collins-apollo-11/

vers la page sciences et technologies de Contrepoints.org où cet article a été publié une première fois le 3 mai 2021 : https://www.contrepoints.org/2021/05/03/396607-michael-collins-lindispensable-astronaute-reste-dans-lombre

Illustration de titre: l’équipage d’Apollo XI: de gauche à droite, Neil Armstrong, Michael Collins (au centre), Buzz Aldrin. Crédit NASA.

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 21 05 13

Robert Zubrin explique pourquoi le Starship de SpaceX va tout changer

22 mai 20217 juin 2021 Pierre Brisson 65 commentaires

Cette semaine je passe la parole à Robert Zubrin, ingénieur en astronautique et fondateur de la Mars Society. Son dernier article, paru dans Nautilus* et que vous trouverez ci-dessous, est important à plusieurs titres. D’une part il explique la complexité de l’architecture du programme Artemis de retour des Américains sur la Lune. D’autre part il met bien en lumière le saut technologique que représente le Starship d’Elon Musk et les perspectives fabuleuses qu’il ouvre à l’humanité.

*Nautilus est une revue scientifique et technologique américaine d’excellente réputation. L’article a été publié le 13 mai 2021. Je l’ai traduit :

« A la fin de l’après-midi du 5 mai, Elon Musk a tweeté : « l’atterrissage du Starship est nominal ! ». Musk n’est pourtant pas connu pour ses paroles mesurées et voir ce monstre en acier inoxydable s’envoler était, pour beaucoup, quelque chose qu’on qualifierait davantage de « phénoménal ». Plus de 5 millions de personnes ont regardé le spectacle sur YouTube, peut-être beaucoup en retenant leur souffle, car à l’issue de chaque tentative antérieure le Starship avait pris feu. Pas le SN15. Ce Starship, après avoir grimpé ses 12 kilomètres puis être redescendu dans une configuration « ventrale » – en utilisant son large corps argenté comme frein – descendit lentement, la force de ses moteurs Raptor lui offrant en fin de course un atterrissage en douceur et en parfaites conditions.

Certaines personnes de la NASA ont probablement ressenti un sentiment de soulagement. A la grande surprise de l’industrie spatiale, en avril, la NASA avait attribué à SpaceX un contrat de 2,9 milliards de dollars pour modifier le Starship afin qu’il serve comme élément final du système qui emmènera les astronautes sur la Lune. Le favori pour remporter le poste n’était pas SpaceX mais un poids lourd, le groupement « National Team » (l’Equipe-nationale), composé de la Sté Blue Origin, de Jeff Bezos, et des entrepreneurs habituels de l’aérospatiale que sont Lockheed Martin, Northrop Grumman et Draper Laboratory. Le choix était si inattendu que lorsque le Washington Post en a fuité la nouvelle, certains observateurs bien informés ont refusé de le croire. Les politiques laissaient penser que National team était le pari le moins risqué.

Sans doute, comme on aurait pu le prévoir, les équipes perdantes (qui comprennent également une alliance de petites entreprises dirigée par Dynetics) ont-elles rapidement protesté contre le choix de la NASA, gelant temporairement le programme. Mais puisque SpaceX offre le plus de potentiel, à moins de la moitié du prix proposé par les autres, ce choix prévaudra probablement en fin de compte. La NASA subira sans aucun doute les attaques du Congrès lui reprochant de ne pas jouer le jeu car les politiciens croient qu’elle n’existe que pour répondre à leur besoin d’accorder des avantages économiques à leurs électeurs¹. Mais l’agence gouvernementale porte également la bannière de l’esprit pionnier de l’Amérique. C’est une organisation humaine, sujette à toutes les failles du système qui la soutient mais elle a aussi ses moments de lucidité et de courage. Et pour sûr, ce choix est vraiment l’un d’entre eux.

Cette décision a également constitué une avancée décisive pour Musk, bien sûr, lui qui a fondé SpaceX en 2002, tout juste après la vente de sa société de paiement en ligne PayPal, avec l’objectif non moins grandiose que d’amener des humains sur Mars. Je sais bien qu’on dit que les entrepreneurs n’en ont généralement que pour l’argent. Mais les cyniques se trompent à propos de Musk. J’étais de ceux qui ont contribué à le convaincre de faire de Mars sa vocation. S’il voulait simplement plus d’argent, il connaissait bien d’autres moyens plus faciles pour s’en procurer, que de démarrer, parmi toutes autres possibilités, une société d’astronautique, entreprise notoirement difficile avec très peu de chances de succès. Il cherchait à faire des choses d’une importance immortelle. La colonisation de Mars (à côté des voitures électriques et de l’énergie solaire) a emporté sa décision.

Permettez-moi de souligner à quel point le Starship pourrait transformer profondément notre avenir dans l’Espace et apporter à notre compréhension de la vie. Je travaille dans ce secteur depuis un bon bout de temps. À la fin des années 80, je faisais partie de l’équipe de Martin Marietta, aujourd’hui Lockheed Martin, qui a réalisé la conception préliminaire de ce que l’on appelle maintenant le Space Launch System ou « SLS », véhicule phare de la NASA. Il a été conçu à l’origine comme un moyen rapide et simple de créer un lanceur lourd à partir des composants du système du « Shuttle », la Navette spatiale, alors en opérations. Le Starship n’a rien à voir avec le SLS. Il ne ressemble à rien de ce que la NASA a fait auparavant. Il représente un concept entièrement nouveau d’opérations spatiales, et l’impact qu’il pourrait très bien avoir sur la science est extraordinaire.

La NASA prétend toujours que son programme Artemis utilisera le SLS et la capsule Orion pour amener ses astronautes à sa « Gateway » (passerelle), une station spatiale encore à construire, en orbite autour de la Lune. A partir de là, l’idée est de les transférer à un Starship qui les transportera à la surface de notre satellite naturel. La NASA peut effectuer quelques missions de cette façon mais, franchement, la raison profonde est que c’est uniquement pour éviter l’embarras d’avoir passé autant de temps et d’argent sur des systèmes qui n’ont aucun intérêt pratique. Une fois que le Starship sera opérationnel, la logique conduira les choses dans une direction entièrement nouvelle.

En réalité le SLS n’est qu’un Shuttle dont on aurait supprimé l’orbiteur ressemblant à un avion, ce qui permet de remplacer la masse de ce dernier par un étage supérieur et/ou une charge utile considérablement accrue. Une variante aussi simple aurait dû voler au milieu des années 90, et si cela avait été le cas, nous aurions pu la voir servir de technologie permettant un programme spatial beaucoup plus performant au cours du dernier quart de siècle.

Malheureusement, ce n’est pas ce qui s’est produit. Malgré le fait qu’une commission d’experts, dirigé par Jack Kerrebrock, éminent professeur au Massachusetts Institute of Technology, ait recommandé en 1993 qu’un tel propulseur lourd dérivé du Shuttle soit rapidement développé afin de réduire d’un ordre de grandeur le nombre de lancements nécessaires pour créer l’ISS (la Station-spatiale-internationale), cette recommandation a été rejetée par le vice-président de l’époque, Al Gore. Al Gore voulait étendre le programme de construction de l’ISS sur plusieurs décennies, avec des dizaines de lancements de Shuttle et de fusées Proton russes, afin d’« encourager » le développement et le maintien de relations amicales avec les nouveaux dirigeants de la Russie post-soviétique²(c.-à-d. leurs transférer des fonds). Le SLS a été retardé de deux décennies, jusqu’à ce qu’il soit obsolète, pour cette seule raison.

Cela a malheureusement fait perdre à la NASA une génération entière d’expertise. La responsabilité du développement a été transférée à des personnes qui n’avaient jamais rien fait de tel auparavant, de sorte que le programme (Arès puis SLS) a pénétré en boitillant jusque très avant dans le nouveau siècle, avec une conception finale aux performances possibles dégradées et pas même un vol d’essai à présenter après environ 30 ans d’effort et plus de 20 milliards de dollars de dépenses. En 2005, la NASA a commencé à développer la capsule Orion pour donner aux Américains un moyen d’atteindre l’orbite terrestre après le retrait du Shuttle, qui devait se produire vers 2010 (ce qui fut fait). Cela aurait dû être une simple promenade dans un jardin, mais d’une façon ou d’une autre, encore une fois, la NASA, ses sous-traitants et le Congrès ont réussi à transformer ce projet en un effort de plus de 20 milliards de dollars sur plusieurs décennies, avec pour témoigner de cet effort, un seul vol d’essai, sans pilote, en 2014. Et ce qui est plus grave, c’est qu’en plus du coût la masse d’Orion a enflé. Avec 26 tonnes, le triple de celle de la capsule Apollo, il est trop lourd pour que le SLS puisse le mettre en orbite basse lunaire avec les ergols nécessaires pour en revenir.

Alors l’administration Obama a eu l’idée géniale de construire une station spatiale en orbite lunaire haute. Au lieu d’aller sur la Lune, les astronautes chevauchant Orion auraient pu se rendre sur la « Lunar Orbit Platform » et profiter de la vue. Ou peut-être auraient-ils pu étudier des astéroïdes qui, un jour, auraient pu être conduits jusqu’à l’orbite lunaire en utilisant un mode de propulsion « avancé ». Cela n’aurait-il pas été vraiment « cool » ?!

Je n’étais pas fan de l’administration Trump mais il faut lui rendre hommage d’avoir reconnu que ce plan, dont ils avaient hérité, était totalement ridicule. Elle a annulé la mission, infaisable, de redirection d’astéroïdes et a décidé que la station en orbite lunaire devait être une passerrelle, un « Gateway », pour aller « quelque part ». Ainsi est né le programme Artemis, qui a promis aux Américains qu’ils reviendraient sur la Lune (avec une femme Américaine en tête) avant 2024, pas moins. Pour éviter l’embarras, les gens de la NASA avaient besoin que le SLS, Orion et le Gateway soient utilisés dans le cadre d’Artemis.

Mais ce plan n’était pas très bon. Le programme SLS ne pouvait garantir qu’un seul lancement par an. Ceci en dépit du fait qu’au cours de son programme de 30 ans, le Shuttle, plus complexe, avait atteint un taux de lancement annuel moyen de quatre (et de huit pour les pointes). Ainsi, si on devait lancer une mission lunaire dans un délai raisonnable, elle devait comporter non seulement un SLS pour envoyer une capsule Orion en orbite, mais également plusieurs autres lanceurs de puissance moyenne (non récupérables !) pour livrer un véhicule au Gateway afin qu’un équipage puisse le prendre pour aller à partir de là jusqu’à la surface lunaire et en revenir. La NASA a réuni environ un milliard de dollars pour des études de projet d’ingénierie et a lancé un appel d’offres de propositions d’architecture de mission à l’industrie afin de développer des concepts de véhicules d’accès à la Lune pour répondre aux besoins d’un tel plan.

En avril 2020, la NASA attribua des contrats de conception préliminaires à trois compétiteurs : National team dirigée par Blue Origin, « Dynetics », et SpaceX. National team, avec un devis représentant la part du lion, 579 millions de dollars, proposa un atterrisseur maladroit à trois étages non réutilisables. Cela correspondait précisément au concept irréalisable que la NASA avait en tête pour son plan de mission. L’équipe Dynetics, constitué de 25 petites entreprises, avec un devis de 253 millions de dollars, proposa un petit atterrisseur à un étage et à réservoirs largables qui, bien que divergeant quelque peu (et avec raison) de la demande, lui correspondait de manière générale³.

SpaceX, avec un devis de 135 millions de dollars, proposa un concept radicalement différent : le Starship. Ce devrait être un système de lanceur lourd entièrement réutilisable, à deux étages, alimenté par des moteurs au méthane-oxygène, d’une capacité à peu près à mi-chemin entre le SLS et la plus puissante Saturn V du programme lunaire Apollo. En raison de la réutilisabilité du Starship, son utilisation induirait un coût égal à moins de 1% du premier ou du second. Ces caractéristiques, à elles-seules, changeraient le monde, mais il y a plus : le Starship-vaisseau-spatial serait conçu pour être ravitaillé en orbite terrestre basse par des Starships-réservoirs (« tankers »), lui permettant d’aller plus loin, par exemple jusqu’à Mars, où le système de propulsion pourrait être ravitaillé à nouveau par des ergols produits facilement à partir de l’abondante glace d’eau et de l’atmosphère de dioxyde de carbone de la planète rouge.

Pour la mission Artémis la plus simple – envoyer une cargaison de l’orbite terrestre basse à la surface lunaire – le Starship ferait bien l’affaire, se présentant avec son vaste volume habitable et ses volumes de stockage de propergols avec, en plus, une capacité d’emport de 100 tonnes de fret ce que personne d’autres ne peut faire, à condition qu’il puisse être ravitaillé avec huit vols de tankers (NdT : pour l’approvisionner en ergols pour les vols aller et retour). Un inconvénient est que, pour que le Starship atterrisse, il faudrait que ses moteurs d’atterrissage soient remontés vers le haut du véhicule, de telle sorte que son puissant échappement ne cratérise pas la surface. Mais le plus gros problème sera de fournir tous les ergols nécessaires pour permettre les opérations du Starship au-delà de l’orbite basse terrestre.

Il faudrait au moins 10 vols de tankers pour ravitailler un vaisseau spatial fonctionnant comme ferry entre l’orbite lunaire basse et la surface lunaire, ou 14 s’il est obligé d’utiliser le Gateway. Cette exigence, cependant, pourrait être réduite en développant des technologies pour extraire l’oxygène du régolithe lunaire. Les roches lunaires sont composées d’une variété d’oxydes métalliques contenant en moyenne environ 50% d’oxygène en poids et la combinaison propulsive du Starship est de 78% d’oxygène. En extrayant l’oxygène lunaire (et en produisant du métal au cours du processus), le nombre de vols de Starships nécessaires par mission pourrait être divisé par trois, ce qui accélèrerait considérablement le développement lunaire.

Contrairement aux concepts concurrents, le Starship ne se limiterait pas à fonctionner comme un ferry de l’orbite lunaire à la surface de l’astre : il pourrait ouvrir la voie pour Mars⁴. Il a été conçu dès le départ pour rendre l’installation humaine de Mars abordable, c’est pourquoi le Starship répond à un objectif de coût beaucoup plus exigeant que tout ce dont un simple programme d’exploration pourrait avoir besoin. Même pour un prix élevé, comme 300 millions de dollars par astronaute, la NASA sauterait sur l’occasion d’envoyer ses hommes sur Mars pour l’explorer. Mais ce prix ne serait pas pertinent pour n’importe qui se portant volontaire pour partir s’établir sur Mars. Pour que la colonisation de Mars soit réalisable, le prix du billet sur le Starship doit être suffisamment bon marché pour qu’une personne de la classe moyenne puisse se l’offrir.

Une telle personne pourrait être en mesure de recueillir 300.000 $ en vendant sa maison et un bon travailleur pourrait obtenir une somme similaire en hypothéquant son travail (comme cela a été fait au temps de l’Amérique coloniale). Parvenir à un tel prix de billet nécessiterait de réduire les coûts de lancement et de transport spatial d’au moins trois ordres de grandeur par rapport à ceux qui prévalent aujourd’hui, ce qui n’est possible qu’en rendant les systèmes de transport spatial, réutilisables : un Boeing 737 coûte environ 100 millions de dollars et transporte généralement environ 100 passagers— s’il était détruit après un seul vol, les billets coûteraient plus d’un million de dollars par personne. Ce n’est qu’en rendant le Starship réutilisable que les voyages dans l’espace peuvent être rendus abordables comme le sont les voyages en avion.

En février 2020, j’ai voyagé avec ma femme, Hope, à Boca Chica, une petite ville du Texas sur une terre très plate et basse, près de la frontière mexicaine, là où SpaceX développe son Starship et s’étend rapidement. Musk veut y créer une ville et l’appeler « Starbase ». Un groupe de mariachi jouait à l’extérieur, divertissant de longues files de personnes attendant pour demander un emploi. Des centaines étaient déjà à l’œuvre dans le complexe. Bientôt, il y devrait y en avoir des milliers. Il était évident que Musk ne construisait pas de navire, il construisait un chantier naval. Au cours de son programme de navettes déroulé sur 30 ans, la NASA a construit cinq Shuttle, un tous les six ans en moyenne. Lors de notre visite, Musk se préparait à construire des prototypes de Starship à raison d’un par mois, ce qu’il a fait.

Plutôt que de choisir de tout analyser pendant des années ou des décennies avant d’effectuer un premier test en vol, comme l’a fait la NASA, l’approche de Musk consiste à construire, lancer, s’écraser, résoudre les problèmes, puis réessayer. Il s’est frayé un chemin au travers de la problématique de presque toute l’enveloppe de l’étage supérieur du Starship. Avec le succès du vol SN15, il est désormais en mesure de le faire voler encore et encore. Musk vise des altitudes plus élevées et une perfection opérationnelle accrue jusqu’à ce que son équipe puisse le faire les yeux bandés. Les SN16 et SN17 qui intègrent encore plus d’avancées par rapport au SN15, sont presque terminés.

Qu’un programme spatial soit mené non pas avec trois ou quatre mais avec des dizaines de vaisseaux – et éventuellement des centaines – est révolutionnaire. Les lancements de Starships se compteront par semaine, voire par jour. Le taux moyen de quatre vols de Shuttle par an signifiait qu’avec un coût annuel de programme de 4 milliards de dollars par an, le coût réel d’un seul vol était de 1 milliard de dollars. Une noria transorbitale de Starship, employant 5.000 personnes, coûterait à peu près la même somme par an. Musk a pour objectif de gérer 200 vols par an, ce qui est possible avec 20 vaisseaux opérationnels seulement, chacun remis en vol à nouveau tous les 36 jours. Cela donnerait 5 millions de dollars par vol, soit 1/200^ème du coût du Shuttle avec cinq fois sa charge utile, pour une amélioration globale de mille fois.

Les avantages du Starship pour l’exploration robotique et humaine sont difficiles à surestimer. Perseverance récemment arrivé sur Mars, peut y déposer une tonne en surface. Le Starship, avec sa capacité de 100 tonnes, peut y faire débarquer une armée de robots. Ceux-ci pourraient inclure de nombreux explorateurs de type Persévérance et des versions beaucoup plus grandes de l’hélicoptère Ingenuity. De plus petits rovers équipés de caméras haute résolution pourraient cartographier la zone, transmettre les données à la Terre et permettre à des millions de scientifiques de parcourir le paysage en réalité virtuelle et de diriger les machines vers tout ce qui leur semble intéressant. Des robots-constructeurs aussi, peut-être sous forme humanoïde, pourraient construire une base martienne capable de convertir le dioxyde de carbone et la glace d’eau en ergols pour les fusées fonctionnant au méthane et à l’oxygène pour le stocker dans des réservoirs. Avec une telle structure, entièrement constituée à l’avance, des Starships pourrait commencer à envoyer des hommes sur Mars.

Les rovers sont des outils merveilleux, mais ils ne peuvent résoudre les questions scientifiques fondamentales que Mars – autrefois très semblable à la Terre primitive – pose à l’humanité : la vie est-elle un phénomène singulier, propre à la Terre, ou est-elle également apparue sur Mars ? Si oui, a-t-elle utilisé le même système d’information ADN-ARN, ou un autre ? La vie telle que nous la connaissons sur Terre est-elle LA vie, ou est-ce juste un exemple entre autres, parmi une vaste tapisserie de possibilités ? Trouver des preuves de la vie passée impose une chasse aux fossiles. Perseverance s’y appliquera, mais des « limiers » humains – capables de voyager loin sur des terrains difficiles, d’escalader, de creuser, de travailler délicatement et de suivre intuitivement des indices – pourraient faire ce travail beaucoup mieux. Trouver la vie existante pour déterminer sa nature nécessitera de forer jusqu’à des centaines de mètres pour atteindre les eaux souterraines où la vie pourrait encore prospérer, en prélevant des échantillons, en les cultivant et en les soumettant à analyse. C’est à des années-lumière des capacités de rovers robotiques.

Mais il y a plus. Le Starship ne nous donnera pas seulement la possibilité d’envoyer des explorateurs humains sur Mars, la Lune et d’autres destinations du système solaire interne, il nous offrira une augmentation de deux ordres de grandeur de la capacité opérationnelle globale pour faire à peu près tout ce qu’on veut faire dans l’espace. Cela inclut non seulement la poursuite d’un programme musclé de sondes vers le système solaire externe et rendant économiquement faisable toutes sortes d’investigations expérimentales en orbite terrestre, mais encore la possibilité de construire des télescopes spatiaux géants. Beaucoup de nos connaissances en physique sont issues de l’astronomie parce que l’Univers est le plus grand et le meilleur laboratoire qui soit. Il n’y a pas de meilleur endroit pour faire de l’astronomie que l’Espace. Le télescope spatial Hubble, au miroir de 2,4 mètres de diamètre, a fait des découvertes extraordinaires. Que pourrons-nous apprendre une fois que nous serons capables de construire des télescopes de 2,4 kilomètres de diamètre dans l’espace profond ? Les possibilités dépassent littéralement l’imagination. »

Robert Zubrin est aussi président de Pioneer Astronautics, société d’étude qui a obtenu plusieurs contrats de la NASA. L’édition 25^ème anniversaire de son livre fondateur, The Case for Mars, The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must , a été récemment publiée par Simon et Schuster. Vous pouvez le suivre sur twitter.

Notes de bas de page :

M. Machay, M. & A. Steinberg. “NASA funding in Congress : Monney matters”, in European Journal of Business Science and Technology 6, 5-20 (2020).
J.M. Logsdon & J.R. Miller. « US-Russian cooperation in human space flight: Assessing the impacts». NASA.gov (2001).
Bien que clairement meilleure sur le plan conceptuel que l’offre de National team, la conception de Dynetics n’a jamais vraiment eu de chance, car l’équipe qui la constituait n’était pas assez crédible pour se voir confier la responsabilité de quelque chose d’une telle importance pour le programme spatial. Cependant Dynetics a reçu une bonne compensation en étant chargé d’assurer une large base de soutien à Artemis.
Il ne faudrait que deux vaisseaux-réservoirs pour faire voler un Starship à vide vers Mars, ou cinq (NdT : un pour la mise en orbite du vaisseau spatiale et quatre pour la suite du voyage aller) si on l’envoie avec 100 tonnes de cargaison.

Image de titre: un Starship approchant la Lune. Crédit AleksandrMorrisovich /Shutterstock

Publication d’origine :

https://nautil.us/issue/100/outsiders/the-profound-potential-of-elon-musks-new-rocket?mc_cid=a5b9967fe7&mc_eid=b569b718a5

Présentation de Nautilus :

https://nautil.us/about

Les Chinois ont atterri sur Mars!

15 mai 20214 juin 2021 Pierre Brisson 139 commentaires

Avertissement:

Cet article a été initié juste après l’atterrissage de Tianwen-1 alors qu’il n’y avait aucune image et que les responsables chinois ne donnaient aucune explication sur cette absence. On a appris plusieurs jours après, que l’orbiteur de Tianwen n’avait pas été en position d’assurer le relai des images (mais il l’avait été de l’atterrissage lui-même) et que la NASA n’avait pas prêté son concours à l’agence spatiale chinoise, la CNSA.

Le fait est que Tianwen-1 a bien atterri et que son rover Zhurong est bien descendu de l’atterrisseur jusque sur le sol de Mars…où il a éventuellement pris des photos qui ont bien été transmises à la Terre. Retour vers mon article et ses post-scriptum:

Ce 15 mai à 07h00, quatre heures après que les autorités chinoises nous aient annoncé que l’atterrisseur de la mission Tianwen-1 s’était posé sur Mars, nous n’avons qu’une vidéo de 01h40 sur YouTube annonciatrice de l’évènement !

Rappelons que les Américains nous font suivre en direct leur descente, leur atterrissage et l’acquisition de leur première image.

Attendons donc la suite mais cela est bien décevant et montre que la coopération entre compétiteurs, Chine et USA (qui disposent de plusieurs relais dans l’environnement martien), n’est pas évidente.

Je vous tiendrai informés.

illustration de titre: capture d’écran de la vidéo de la CNSA (agence chinoise). Cette vue d’artiste marquée “success”, est pour le moment la seule “preuve” de l’atterrissage de Tianwen-1.

lien: https://www.youtube.com/watch?v=KVKGDitCtXU

PS du17 mai:

Selon le “Global Times”, un organe de presse chinois autorisé,

“Zhurong rover is expected to be separated from the lander and start roving on Mars by May 22 if everything goes well, Wu Yanhua, deputy head of the CNSA, told media on Saturday“.

Mais les deux premières photos mutuelles (rover vers atterrisseur et atterrisseur vers rover) ne doivent être faites que le 27 mai et le premier envoi de “données scientifiques”, le 28 mai (selon “Cosmic Penguin” un “geek astronomy & spaceflight”, installé à Hong-Kong). Comme le fait remarquer Cosmic Penguin, cela implique que la plateforme d’atterrissage a bien une caméra, comme le rover (et qu’ils n’ont pas voulu ou pu s’en servir).

Vous remarquerez que je ne suis pas le seul à trouver que le manque de première photo se fait sentir. Il est probable que la mission Tianwen-1 est bien parvenue sur Mars mais on ne sait toujours pas dans quel état.

Attendons donc le 27 mai!

PS du 19 mai:

Finalement, le CNSA n’a pas attendu le 27 mai pour publier la première photo prise sur le sol de Mars par l’atterrisseur de Tianwen-1. La voici:

Une autre photo a été prise du rover, Zhurong, vers lui-même. Il est alors encore sur sa plateforme d’atterrissage (voir lien ci-dessous).

Vous remarquerez la platitude extrême du paysage. L’agence Chinoise n’a évidemment pris aucun risque et cela se comprend pour un premier atterrissage. L’ellipse était très large (33 km, contre 7 km pour Perseverance) et la localisation avait été précautionneusement étudiée depuis l’orbite. D’autre part cet endroit est très en-dessous du datum (altitude moyenne de la planète) ce qui a permis un freinage atmosphérique plus long.

On attend maintenant que le rover teste ses équipements et commence à les utiliser. D’ores et déjà on doit (en particulier, je le dois) reconnaître que les Chinois ont réussi l’exploit de se poser sur Mars sans s’y écraser, prouesse que seuls les Américains et jadis les Russes-soviétiques ont réussi.

La localisation (25°Nord, 109°E) à la limite d’Utopia Planitia et d’Elysium Planitia, ne semble pas très intéressante sur le plan du relief mais il ne faut pas s’arrêter à ce qu’on voit. Zhurong est équippé d’un radar “RoSPR” (Rover-mounted Subsurface Penetrating Radar) qui peut pénétrer le sol jusqu’à 100 mètres de profondeur et a une capacité de discernement de 1 mètre à la verticale (il dispose de deux canaux, l’un à basse fréquence -moyenne 55 MHZ, l’autre à haute fréquence, – moyenne 1,3 GHZ).

On peut toujours espérer repérer des gisements de glace d’eau car l’on sait que l’on se trouve sur le site d’un ancien Océan dont les eaux ont disparu pour une bonne partie en profondeur (l’autre ayant été dissipée dans l’espace).

Pour mémoire, la masse de Zhurong est de 250 kg et celle de Perseverance de 1000 kg. Il est équippé de 6 instruments scientifiques (dont RoSPR).

lien vers l’information de la CNSA :

http://www.cnsa.gov.cn/n6759533/c6812021/content.html

PS du 22 mai:

Zhurong est descendu aujourd’hui sur le sol de Mars comme le montre la photo prise par sa caméra arrière.

La descente s’est faite à 02h40 UTC (04H40 notre heure).

Une nouvelle étape est franchie avec succès!

Si tout fonctionne “normalement”, la mission va durer 90 jours; si tout fonctionne “encore mieux”, on ne peut pas dire, sauf que la puissance énergétique provient de panneaux solaires (Moteur nucléaire RTG pour Perseverance) et que leur production d’énergie devrait être insuffisante en hiver. Etant donné que, dans l’hémisphère Nord, où se trouve Zhurong, nous avons passé l’equinoxe de Printemps le 07 février 2021 et que l’équinoxe d’automne n’est que le 24 février 2022, puis le solstice d’hiver le 21 juillet 2022, la durée maximum d’exploration reste très ouverte.

Espoir

6 mai 20216 mai 2021 Pierre Brisson 77 commentaires

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

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

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

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

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

Congratulations SpaceX! Congratulations Elon!

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

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

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

La combinaison spatiale vue comme un vaisseau individuel et personnel

1 mai 20212 mai 2021 Pierre Brisson 16 commentaires

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

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

Considérons d’abord la combinaison-pressurisée.

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

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

Si l’on considère la combinaison non plus « géographiquement » mais « géologiquement », c’est à dire en épaisseur, on voit qu’elle est constituée de nombreuses couches (jusqu’à 16), chacune ayant, naturellement une fonction. Elles forment deux « vêtements ». C’est d’abord, à l’intérieur et au contact de la peau, le système de conditionnement. Il a pour fonction le chauffage et le rafraichissement avec circulation de fluides à l’intérieur d’une centaine de mètres de tubes très fins incorporés dans un tissu élastique (élasthanne ou « spandex » chez les Américains) et couvrant tout le corps, avec une multitude d’évents permettant d’évacuer la sueur (l’humidité peut varier de 30 à 70% selon l’activité). C’est ensuite la « peau » extérieure, totalement étanche et blanche pour refléter la chaleur. Celle-ci est très élevée au Soleil dans l’environnement terrestre, 1360 W/m², moins dans l’environnement martien, entre 490 et 715 W/m^2.Mais la chaleur, dans un milieu totalement étanche, provient surtout du corps en fonctionnement interne et en exercice (sur la Lune on a pu exprimer une chaleur allant de 70 à 800W selon l’« EVA » – « Extra Vehicular Activity »). Cette chaleur doit pouvoir être évacuée. La température interne recherchée est de 22°C mais elle peut varier de 18 à 27°C. Entre les deux vêtements une poche-vessie (« bladder ») entoure les segments du torse et du pantalon. Plutôt qu’une seule poche, c’est une succession de poches aplaties reliées entre elles. L’air doit impérativement circuler et vite (vitesse 0,15 à 0,17 m³ par minutes) car le gaz respirable se charge en gaz carbonique par la respiration et doit être impérativement et immédiatement recyclé. Dans les EMU (« Extravehicular Mobility Units ») actuels, l’air propre, provenant de deux sources d’oxygène « embarquées » (« Primary Oxygen Circuit » avec 0,55 kg d’Oxygène et « Secondary Oxygen Pack » avec 1,19 kg d’oxygène), entre par le casque et sort, chargé de CO₂ et d’impuretés, par des tubes à la taille et aux chevilles, vers le CCC (Contaminant Control Cartridge) du sac à dos. Le CCC peut retenir le gaz carbonique pendant 8 heures (6 heures à l’époque d’Apollo) ce qui dépend bien sûr de l’intensité de l’activité qu’on peut avoir mais indique assez précisément la durée maximum de l’autonomie de la combinaison. La CCC utilise les produits chimiques mentionnés plus haut. Le système PLSS à l’époque d’Apollo (« A7L ») avait une masse entre 38 et 58 kg. Il fut ensuite amélioré pour la Navette puis pour l’ISS mais il prit encore de la masse (de 91 à 140 kg), ce qui n’avait pas beaucoup d’importance (sauf inertie) en apesanteur.

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

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

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

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

Considérons ensuite la combinaison à contre pression mécanique.

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

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

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

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

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

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

Liens :

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

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

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

Il a volé; d’autres voleront!

24 avril 202125 avril 2021 Pierre Brisson 38 commentaires

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

https://vimeo.com/72162496

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

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

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

17 avril 202118 avril 2021 Pierre Brisson 77 commentaires

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Avis de tempête sur les blogs! Bis

15 avril 202115 avril 2021 Pierre Brisson 3 commentaires

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

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

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

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

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

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

10 avril 202111 avril 2021 Pierre Brisson 29 commentaires

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Illustration de titre :

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

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

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 21 04 08

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

3 avril 20213 avril 2021 Pierre Brisson 67 commentaires

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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