Mars est la planète que nous pouvons et que nous devons privilégier dans le cadre de notre exploration spatiale. C’est en effet un astre bien particulier, celui qui potentiellement nous offre le maximum d’opportunités. C’est d’abord un lieu de recherche pour mieux comprendre la Terre et le phénomène de la vie ; c’est aussi le seul endroit en dehors de la Terre où nous avons la possibilité de nous installer de façon pérenne. C’est enfin un défi qui nous est posé et que nous pouvons relever. Envoyer des robots c’est bien, y aller nous-mêmes c’est mieux. Aller sur Mars, c’est faire notre premier pas vers les étoiles.

Mais pourquoi donc privilégier Mars parmi tous les objectifs possibles de l’exploration spatiale ?! Après tout ce n’est qu’une petite planète (la moitié du diamètre de la Terre et seulement 1/10ème de sa masse) ; elle a une atmosphère très ténue (6 millibars au « datum », son « altitude zéro ») ; sa surface est aride car, à cette pression, l’eau (même saumâtre) ne peut être qu’exceptionnellement liquide ; sur cette surface, les sels de perchlorates, très agressifs pour les matières organiques, sont omniprésents ; les radiations solaires et galactiques sont relativement peu filtrées par l’atmosphère et par l’absence de magnétosphère, si bien que leur intensité est comparable à celle qui est mesurée dans l’environnement terrestre à l’altitude de l’ISS ; enfin elle évolue entre 56 et 400 millions de km (entre 3 et 22 minutes lumière) de chez nous et il faut entre 6 et 9 mois tous les 26 mois pour l’atteindre dans des conditions énergétiques optimales après avoir parcouru un arc d’ellipse d’environ 500 millions de km en moyenne. Certes !

Cependant ces faiblesses, ou ces défauts, sont largement compensées par les avantages relatifs et absolus par rapport aux autres astres que nous pouvons observer.
D’abord la planète Mars est « loin » mais elle n’est pas « si loin ». Elle est d’abord toujours, bien qu’à la limite, dans la zone habitable en surface de notre système stellaire (notion de température fonction de l’irradiance du Soleil). Jupiter et sa lune Europe qui contient sans doute un océan d’eau salée sous sa croûte de glace, évoluent entre 591 et 965 millions de km et il faut 4,23 années aux ondes électromagnétiques pour nous parvenir de la planète Proxima-b située dans la « zone habitable » de Proxima Centauri, la voisine la plus proche de notre Soleil (cette étoile est de plus une naine rouge, ce qui présente des conditions rédhibitoires pour son habitabilité réelle).

Ensuite, son atmosphère, équivalente à celle de la terre à 35 km d’altitude (l’espace est officiellement à 100 km), a au moins « le mérite d’exister ». Il n’y en pratiquement pas autour de la Lune ou de Mercure et celle de Vénus est si épaisse qu’elle maintient à sa surface une pression et une température de « cocotte-minute » (450°C et 90 bars). De même la quantité d’eau sur Mars est loin d’être nulle. Elle est présente sous forme de glace aux pôles et dans le sous-sol immédiat un peu partout. Surtout elle doit être liquide dans le sous-sol profond depuis toujours et elle doit bien ruisseler en surface dans des conditions exceptionnelles (au fond du bassin d’Hellas, par beau temps sur une fourchette de quelques degrés). Au cours des premiers âges (ères Phyllosienne et Theiikienne) bien avant 4 milliards d’années et jusqu’à il a 3,5 milliards d’années, puis ensuite épisodiquement, elle a marqué le sol de son empreinte et hydraté les roches dans un environnement relativement chaud. Ce long travail de l’eau active sur une matière très semblable à la nôtre, accompagné par un volcanisme puissant, a permis une profonde transformation de l’environnement primitif.

En fait Mars a été une planète vivante au sens qu’on peut donner à ce terme pour la Terre, jusqu’à l’époque où les premières traces de vie microbienne sont apparus « chez nous ». Comme l’érosion a été très faible depuis lors, la surface de roches inchangées qui peuvent en porter témoignage s’élève à des dizaines de millions de km2. C’est donc là où nous avons le plus de chance de trouver un jour des traces de vie (fossiles ou même actives) ailleurs que sur Terre et, plus même que sur Terre, des traces de l’évolution avancée de molécules organiques vers la vie. Rien de tel sur nos autres voisines, la Lune dont la vie géologique active n’a sans doute duré que quelques petits millions d’années ou bien Vénus sur laquelle l’effet de serre a conduit à des conditions dans lesquels les effusions magmatiques ont effacé toutes traces géologiques vraiment anciennes et qui est très difficilement explorable. Et que l’on ne vienne pas nous parler de l’eau lunaire ! Il y a certes de la glace d’eau dans le fond de rares cratères situés aux pôles de la Lune jamais éclairés par le soleil mais les quantités en sont infinitésimales par rapport aux masses d’eau martienne et sans doute très difficilement accessibles.

Pour l’installation de l’homme « hors de son berceau », Mars présente des avantages certains : une certaine protection atmosphérique contre les radiations, une alternance jour / nuit comparable à celle de la Terre (24h39) et qui, liée à la présence de l’atmosphère, permet de lisser un peu les pics de température (songez aux nuits de 14 jours de la Lune !), une température adoucie (à l’équateur martien la température peut dépasser les 15°C le jour et rester la nuit aux environs de -80°C mais cela pendant seulement une douzaine d’heures) ; la possibilité d’utiliser des ressources locales intéressantes, à commencer par l’eau mais aussi l’atmosphère de gaz carbonique qui permettrait d’obtenir facilement de l’oxygène et du méthane (utiles pour la propulsion du voyage de retour) ; la possibilité d’utiliser l’atmosphère pour freiner la descente des vaisseaux en surface ; une certaine portance pour les véhicules planétaires ultralégers ; une différence de gravité en surface moins handicapante que sur la Lune (en gros 1/3 de celle de la Terre mais le double de celle de la Lune).

Enfin Mars a été une « presque Terre » et elle pourrait devenir une « nouvelle Terre ». En cas de catastrophe terrestre mondiale, toujours possible (les hypothèses ne manquent pas), Mars serait la seule planète sur laquelle une poignée des meilleurs d’entre nous pourraient survivre et de ce fait perpétuer notre espèce et notre civilisation. Ce n’est pas un motif négligeable pour s’y installer le plus vite possible car acquérir un minimum d’autonomie sera difficile et long.
Après, si vous n’êtes toujours pas convaincu de l’intérêt des missions habitées, considérez Mars, cette petite lumière lointaine, comme l’archétype aujourd’hui des lieux non accessibles mais qui sont en train de le devenir tout en restant très difficiles d’accès et il faut le reconnaître, assez « périlleux ». Représentez-vous la planète comme les plus hauts sommets alpins, les grands déserts d’Afrique ou d’Asie, l’Antarctique, la Lune en mieux ; un défi qui nous est posé et que nous voulons relever simplement parce qu’il est là, petit point rougeâtre fiché sur la voûte du ciel mais à portée de nos fusées. Cette curiosité, cette envie et ce goût de l’aventure sont typiquement humains ; pourquoi le nier et pourquoi renoncer à les satisfaire, pourquoi aussi se refuser le plaisir de la conception puis de la réalisation des systèmes et des engins complexes qui le permettront ?!

Ces caractéristiques martiennes et ce potentiel des missions robotiques et humaines, ne doivent pas nous faire oublier l’intérêt des autres astres mais elle justifie qu’on y affecte un maximum de nos ressources rares parce que dans un futur proche le « retour satisfaction » et sûrement dans un futur plus lointain, le « retour financier » sur investissement sera multiple et considérable.

Image à la Une: Vue de Vera Rubin Ridge vers le rempart du cratère Gale. Photo prise le 30 janvier 2018 par Curiosity dans le Cratère Gale. Crédit:NASA/JPL-Caltech/MSSS

Nous vous rappelons que vous pouvez vous inscrire à EMC18, le congrès des Mars Societies européennes qui aura lieu fin octobre au Musée International d’Horlogerie (MIH) de La Chaux-de-Fonds. Nos sponsors sont le Musée International d’Horlogerie, Spectratime , la Banque Cantonale Neuchâteloise et Trax-L.

Robert Zubrin, fondateur de la Mars Society, ingénieur en propulsion, s’est rallié par tactique au projet « Lune-d’abord », estimant sans doute qu’il était plus probable de pouvoir changer la politique spatiale américaine en évitant la confrontation brutale et en favorisant aussi l’utilisation des lanceurs lourds dont le coût unitaire de lancement devrait de ce fait baisser (économie d’échelle), ce qui facilitera les missions martiennes habitées, en espérant qu’elles soient menées aussi tôt que possible.

Il revient dans ce contexte sur un autre écueil de la politique spatiale américaine, la non définition du but à atteindre. Aujourd’hui et depuis très longtemps, l’Administration américaine lance des programmes non pour atteindre un but mais pour faire tourner des industries (en l’occurrence spatiales) et maintenir ou « booster » l’emploi et dans cet esprit elle évite la moindre prise de risque pour continuer à « ronronner » en toute tranquillité. Robert Zubrin sait que l’on n’atteint un but efficacement et rapidement que si on se le donne comme objectif. Il sait aussi qu’une vie sans but, conduit à la promenade, à l’errance, en fin de compte à l’endormissement et à la disparition. Il veut réveiller l’Amérique, le pays des pionniers et de la « frontière » et il a raison car c’est en Amérique que ce désir d’aventure présent chez presque tous les hommes (surtout les jeunes !), est le plus fort et donc là que l’étincelle peut faire repartir le feu.

L’aventure c’est l’entreprise (on pourrait la qualifier d’aventure organisée), menée par un entrepreneur, et c’est donc sur elle qu’il compte pour mener les autres hommes et sur l’entrepreneur (évidemment Elon Musk) pour créer l’étincelle sur la base d’une idée géniale (par exemple la réutilisation des lanceurs) et impulser l’énergie par son enthousiasme propre. Encore faut-il que le terrain soit favorable. Aujourd’hui, il ne l’est pas, c’est plutôt un marécage qui a tendance à tout éteindre. La NASA est devenue un « machin », comme disait le Général de Gaulle à propos de l’ONU, un rassemblement de personnes peut-être de qualité mais empêtrées dans un corset administratif paralysant car contraint par le nombre de ses employés (et l’inertie que cela implique), ses procédures et par les interdits politiques (la protection planétaire par exemple !) et sociétales (l’aversion au risque si commune à notre époque).

Robert Zubrin plaide auprès de la personne qui peut changer les choses, le nouvel Administrateur Bridenstine, pour une NASA légère car initiatrice (audacieuse), coordinatrice et facilitatrice, plutôt que politiquement correcte (timorée) et faiseuse (avec application plutôt qu’avec génie), en fait une NASA comme elle existait à ses débuts, à l’époque de John Kennedy. Espérons qu’il soit entendu !

texte de Robert Zubrin (traduction Pierre Brisson):

Exigeons un programme spatial axé sur des objectifs.

Le 19 Avril 2018 Jim Bridenstine a été finalement confirmé comme nouvel Administrateur de la NASA et il a pris en charge l’Agence spatiale après plus d’un an de dérive sans personne à la barre (certains diraient après plus de neuf ans). Maintenant que l’ancien pilote de la Marine et parlementaire de l’Oklahoma a eu quelques semaines pour s’installer dans son bureau et voir ce qui se passe, je pense que le moment est opportun pour lui donner quelques conseils. Les voici !

Cher Administrateur Bridenstine,

Félicitation pour votre nomination. Vous avez pris en charge une Agence dont certains départements (ceux qui sont responsables des programmes d’astronomie et d’exploration planétaire) ont accompli de hauts-faits historiques dont on se souviendra pendant des siècles, tandis que d’autres (en particulier celui qui est responsable du programme des vols habités) ont dépensé des dizaines de milliards en pure perte. La différence est que les départements d’astronomie et d’exploration planétaire ont choisi de dépenser leurs fonds de manière intelligente et pour un objectif tandis que le département des vols habités a été autorisé à fonctionner sans aucun objectif.

Les missions Hubble, Kepler, TESS, Webb, Opportunity, Spirit, Curiosity et Cassini ont été conçues, réalisées et lancées pour des raisons claires. En revanche, le Département des vols spatiaux habités propose des projets, puis tente d’inventer des raisons pour les justifier. Les concepteurs des premiers dépensent de l’argent pour faire des choses ; le second fait des choses pour dépenser de l’argent. Prenons à titre d’exemple la proposition actuelle de construire une station spatiale en orbite lunaire. A quoi sert-elle? Certains disent qu’elle «pourrait être utile» en appui d’une base lunaire, qui est l’objectif théorique de l’administration. Mais est-elle nécessaire?

Permettez-moi de le dire de cette façon puisque vous êtes pilote : Disons que vous êtes aux commandes d’un avion allant de l’aéroport Reagan (NdT à Washington D.C.) à celui de La Guardia (NdT à New-York), de quoi avez-vous vraiment besoin ?

(A) un club de pilotes à Pittsburgh, ou

(B) un train d’atterrissage pour votre avion.

Vous pourriez avoir du plaisir à pouvoir profiter certains jours d’un club de pilotes à Pittsburgh mais maintenant vous avez vraiment besoin d’un train d’atterrissage si vous voulez atterrir. C’est la même chose pour la Lune. Si vous voulez construire et utiliser une base lunaire, vous avez besoin d’un atterrisseur lunaire ; vous n’avez pas besoin d’une station spatiale en orbite lunaire. De même, si vous voulez construire et utiliser une base sur Mars vous avez besoin d’un atterrisseur sur Mars ; vous n’avez pas besoin d’une station spatiale en orbite lunaire.

Vous vous souvenez peut-être que durant l’administration Obama, certaines personnes ont émis l’idée stupide d’une mission de détournement d’astéroïde (Asteroide Redirect Mission, « ARM ») dont le but était de déplacer un petit morceau d’astéroïde jusqu’en orbite lunaire pour donner quelque chose à visiter aux astronautes volant autour de la Lune dans la capsule Orion. La station spatiale en orbite lunaire est l’ARM sans astéroïde. Ce n’est pas un pont vers la lune ou vers Mars. C’est un guichet d’octroi programmatique qui bloque le chemin vers la Lune ou vers Mars. Choisir de construire un guichet d’octroi en orbite lunaire au lieu d’un atterrisseur lunaire ou martien, c’est choisir de ne pas aller sur la Lune ou sur Mars.

Ainsi la décision évidente, si l’on veut vraiment déposer des Américains sur la Lune aujourd’hui, c’est d’annuler le projet de guichet d’octroi en orbite lunaire et d’utiliser son financement généreux (504 millions de dollars cette année et beaucoup plus prévu pour la suite) pour développer un atterrisseur lunaire. On peut le faire par des méthodes d’appels d’offres traditionnelles et s’en sortir avec des conditions bien meilleures qu’aujourd’hui. Mais les remarquables succès récents et croissants de l’industrie spatiale privée suggèrent une alternative qui pourrait être encore plus intéressante.

Au lieu de payer pour des systèmes de transport lunaire, pourquoi ne pas payer pour des services de transport lunaires? Utilisez le modèle de système commercial de transport et lancez un appel d’offres à l’industrie pour qu’elle propose des services de transport pour transporter en surface lunaire, en aller simple, des charges de masse diverses et en aller-retour, des équipages humains. On peut parier que les entreprises en concurrence pour offrir ces services de transport sur la base du meilleur coût, adopteraient une approche axée sur objectif. Le rôle de la NASA serait alors de spécifier les charges utiles à livrer sur la surface lunaire et de diriger les activités à effectuer sur place.

De cette manière, on pourrait constater que non seulement on pourrait créer une base lunaire beaucoup plus rapidement et pour beaucoup moins d’argent qu’on l’estime aujourd’hui mais encore on pourrait démontrer la validité d’un modèle qui tôt après pourrait ouvrir la « frontière » martienne.  Il y a divers intérêts-établis qu’on contrarierait en suivant la voie décrite ci-dessus et vous auriez besoin de tout le support politique possible. Une chose qui pourrait vraiment aider serait de prendre des mesures immédiates pour annuler la stupide décision de l’Administration d’arrêter le projet de télescope spatiale infrarouge à grand-champ, WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope).

WFIRST est un télescope spatial de 2,2 mètres de diamètre avec un champ de vision 100 fois plus large que Hubble, rendu possible par un budget très bas de 3 milliards de dollars grâce au don fait à la NASA par le « National Reconnaissance Office », d’un satellite espion dont il n’a plus besoin. Il a été approuvé et fortement appuyé comme priorité forte par tous les comités d’évaluation scientifique qui conseillent le gouvernement. Il promet des découvertes révolutionnaires d’exoplanètes et pourrait révéler la vérité sur la nature de l’énergie noire qui accélère l’expansion de l’univers et répondre à de nombreuses autres questions d’astrophysique. Particulièrement intéressante est la possibilité d’utiliser WFIRST pour obtenir des spectres d’atmosphères de planètes en orbite autour d’autres étoiles. S’il trouve de l’oxygène libre (qui n’existait pas sur Terre jusqu’à ce que nous ayons une biosphère et qui n’existe pas sur quelque autre planète que ce soit de notre système solaire) ce serait une preuve forte de la présence d’une vie abondante.

C’est exactement le genre de mission que la NASA devrait mener et en sauver le projet ferait beaucoup pour atténuer la polarisation politique qui a retardé votre confirmation et qui pourrait faire échouer tout effort de votre part pour accomplir quelque chose d’important au cours de votre mandat à l’agence spatiale.

De plus, si vous êtes à la recherche d’une mission productive pour la capsule spatiale Orion, soutenir le fonctionnement de télescopes spatiaux dans l’espace interplanétaire proche, comme WFIRST, est tout à fait ce qu’il convient de faire. Les phares du programme par ailleurs le plus souvent inutile de la navette spatiale, ont été les cinq missions pour réparer et améliorer continument le télescope spatial Hubble. Si toutes les 135 missions de la navette avaient eu une utilité comparable, c’eut été le programme scientifique le plus productif de tous les temps. Orion est surdimensionné pour le transport d’équipages depuis la Terre jusqu’à l’orbite terrestre et trop petit pour servir d’habitat aux astronautes d’une mission de 2,5 ans sur Mars mais il pourrait convenir à des missions de quelques semaines pour desservir des observatoires dans l’espace proche de la Terre.

Ainsi, plutôt que de réduire le programme d’astronomie spatiale, vous devriez chercher à le développer, en fournissant aux astronautes les outils dont ils ont besoin pour montrer ce que des hommes et les femmes courageux, envoyés dans l’espace comme des explorateurs plutôt que des sujets d’examens médicaux, peuvent vraiment réaliser. Le peuple américain veut et mérite un programme spatial qui va vraiment quelque part et accompli de grandes choses. Comme les récents crédits substantiels pour la NASA le montrent, il est prêt à payer pour cela. Les succès épiques de l’astronomie spatiale, l’exploration planétaire et les sociétés spatiales privées montrent ce que l’ingéniosité humaine peut faire quand les responsables adoptent une approche fondée sur un objectif. Maintenant, c’est à vous !

Je suis prêt à aider, de quelque façon que ce soit.

image à la Une: Une exoplanète dans la zone habitable d’une naine rouge, dans un système à plusieurs étoiles (Proxima Centauri b ?); Crédit Zubrin-graphic

Robert Zubrin, fondateur de la Mars Society et président de l’association américaine, a écrit un article* encourageant le gouvernement américain à décider la création d’une base lunaire, en lui recommandant une marche à suivre qui s’apparente beaucoup à « Mars-Direct », l’architecture de mission géniale qu’il a imaginée avec son collègue de Martin-Marietta, David Baker, au début des années 1990 (voir son livre « The case for Mars » publié pour la première fois en 1996).

*article publié le 26 mars dans Space News Magazine; traduction en Français après mon propre article, ci-dessous.

La démarche peut surprendre venant de quelqu’un qui était très critique des projets d’établissements sur la Lune, considérant que cet astre était un piège où la volonté de sortir véritablement du berceau terrestre, se perdrait. Il avait notamment comparé la Lune à une « sirène »  dont il convenait de se protéger.

La Lune est en effet un monde beaucoup plus hostile que Mars avec sa gravité de 0,16 g très handicapante, la longueur de ses jours et de ses nuits (14+14), son absence totale d’atmosphère, son aridité extrême (les volumes de glace d’eau sur la Lune sont « anecdotiques »), la dangerosité de ses particules de poussière acérées. Ces défauts sont en creux les avantages de Mars même si la planète reste beaucoup moins hospitalière que la Terre. Les deux seuls avantages que l’on puisse donner à la Lune, c’est (1) qu’elle est accessible à tout moment de l’année alors que nos fusées ne peuvent partir de la Terre pour Mars que tous les 26 mois en raison de vitesses différentes sur orbite (en gros 30 km/s pour la Terre et 20 km/s pour Mars) ; (2) que le voyage est beaucoup moins long (environ 3 jours pour la Lune et de 4 à 9 mois pour Mars selon que l’on consomme plus ou moins d’énergie) ce qui implique une exposition plus longue aux radiations et la nécessité d’un support vie plus « musclé ». Mais il n’y a aucun avantage énergétique à aller sur la Lune, l’essentiel de l’effort étant dû à la sortie du puits de gravité terrestre et ensuite, dans une moindre mesure, au freinage pour descendre sur l’astre visé.

Alors, est-ce un renoncement ?

Je ne le pense pas. Robert Zubrin est réaliste et il fait de la politique. Il sait que tant que Donald Trump détiendra le pouvoir exécutif aux Etats-Unis, le projet Mars Direct n’a aucune chance. Alors il s’adapte comme un judoka s’adapte à la poussée de son adversaire. Ce faisant, il sert son ami Elon Musk qui est absolument déterminé à aller sur Mars, avec ou sans l’aide de l’Etat (mais mieux avec cette dernière), et qui devrait obtenir des contrats avec la NASA pour mener quelque mission habitée que ce soit dans l’espace profond puisque le Falcon Heavy est le seul lanceur mi-lourd qui existe aujourd’hui (le SLS est toujours dans les limbes et ne semble pas devoir en sortir). Quelle que soit l’utilisation qui en sera faite, elle confirmera la technologie de SpaceX, elle abaissera les coûts de lancement unitaires et elle apportera des fonds dans les caisses d’Elon Musk. Par ailleurs l’article de Robert Zubrin remet en avant la stratégie « Direct ». En gros, pour aller sur un astre, il faut décider d’y aller vraiment, sans prendre de voie détournée, et il faut y aller aussi « léger » que possible en utilisant les ressources locales, notamment pour le retour sur Terre. Ce qui est valable pour la Lune est valable pour Mars et on suivra la même stratégie sur Mars après avoir démontré que c’était la meilleure pour la Lune.

Espérons que Donald Trump entre dans le jeu ; c’est-à-dire qu’à défaut de Mars, il lance les Etats-Unis vers la Lune pour s’y poser et laisse tomber le stupide et coûteux projet de Lunar-Orbital-Platform-Gateway qui ne propose que de tourner autour. C’est encore possible. Cependant je persiste à craindre que la Lune ne soit le tombeau des rêves martiens, que l’on risque de s’y investir longuement et coûteusement comme on a fait dans la Station Spatiale Internationale, pour presque aucune retombée valable, que la vie sur la Lune s’avère vraiment difficile en raison des problèmes exposés ci-dessus, que les retombées scientifiques soient médiocres, la Lune n’étant qu’un fragment de la Terre desséché, morte presque depuis son origine, et qu’en fin de compte cela « dégoûte » le public (c’est lui, in fine, qui paye) de l’aventure spatiale. La stratégie du judoka est donc très dangereuse, mais nous verrons bien, nous n’avons, jusqu’à la fin de la présidence Trump, pas le choix!

Pierre Brisson

Image à la Une: Falcon Heavy sur son aire de lancement, Crédit Space-X

Lien vers l’article de Robert Zubrin dans Space News, traduit ci-dessus :

http://spacenews.com/op-ed-moon-direct-how-to-build-a-moonbase-in-four-years/

Traduction de l’article:

La Lune en direct : comment construire une base lunaire en quatre ans

Robert Zubrin ; article publié dans Space News Magazine le 26 mars 2018

Le récent et spectaculaire succès du lancement de Falcon Heavy offre à l’Amérique une opportunité sans précédent pour mettre fin à la stagnation qui a affecté son programme de vols spatiaux habités pendant des décennies. En bref, la Lune est maintenant à notre portée.

Voici comment le plan de mission pourrait être développé. Le Falcon Heavy peut emporter 60 tonnes en orbite basse terrestre (LEO). À partir de là, un atterrisseur-cargo propulsé par fusée à hydrogène / oxygène pourrait déposer 12 tonnes de charge utile à la surface de la Lune.

Nous pourrions donc envoyer deux atterrisseurs à l’emplacement prévu pour la base. La meilleure région serait l’un des pôles car il y a des endroits sur ces pôles où la lumière du soleil est accessible tout le temps et, en proximité immédiate, des cratères en permanence dans l’obscurité absolue où la glace s’est accumulée. Cette glace pourrait être électrolysée pour produire des ergols d’hydrogène et d’oxygène pour approvisionner à la fois des véhicules de retour sur Terre (« ERV ») et des fusées qui fourniraient au personnel de la base lunaire un accès pour exploration à la plus grande partie du reste de la Lune.

Le premier atterrisseur-cargo transporterait des équipements comprenant un dispositif de panneaux solaires, un équipement de communications à haut débit, un faisceau micro-ondes de transmission d’énergie avec une portée de 100 km, une unité d’électrolyse / réfrigération, deux véhicules pour l’équipage, une remorque, et un groupe de rovers-robots télécommandés. Après l’atterrissage, certains des rovers seraient utilisés pour installer le système de panneaux solaires et de communications, tandis que d’autres seraient utilisés pour explorer la zone d’atterrissage en détail et pour poser des radio-émetteurs pour signaler les emplacements précis des atterrissages futurs.

Le second atterrisseur-cargo déchargerait un module d’habitation de 12 tonnes, empli de nourriture, de combinaisons spatiales de rechange, d’équipements scientifiques, d’outils et autres fournitures. Il servirait de logement aux astronautes, de laboratoire et d’atelier. Une fois qu’il aurait atterri, les robots le brancheraient à l’alimentation électrique et tous les systèmes seraient vérifiés. Ceci fait, les rovers seraient déployés pour prendre des photographies détaillées de la zone de la base et de ses environs. Toutes ces données seraient envoyées sur Terre pour aider les planificateurs de mission et les équipes de soutien scientifique et technique et pour finalement établir la structure d’un programme de réalité virtuelle qui permettrait à des millions de personnes de participer aux missions.

La base étant opérationnelle, il serait temps d’envoyer le premier équipage. Un Falcon Heavy serait utilisé pour placer un autre atterrisseur-cargo en orbite dont la charge utile serait constituée d’un Véhicule d’Excursion Lunaire (LEV) dont on aurait fait le plein en carburant/comburant. Ce véhicule serait constitué d’une cabine de deux tonnes comme celle utilisée par le module d’excursion lunaire d’Apollo, monté sur un système de propulsion hydrogène / oxygène d’une tonne, chargé de neuf tonnes de propergol et capable de le transporter de la surface lunaire à l’orbite terrestre. Une fusée Falcon 9 certifiée vol habitable emporterait ensuite l’équipage dans une capsule Dragon jusqu’à LEO où il passerait dans le LEV. Ensuite l’atterrisseur-cargo emporterait le LEV avec l’équipage à bord, jusqu’à la Lune tandis que le Dragon resterait en arrière sur LEO.

Après atterrissage sur la base lunaire, l’équipage terminerait les opérations d’installation nécessaires et commencerait l’exploration. Un objectif clé serait d’aller dans un cratère abrité de la lumière solaire et, en utilisant l’énergie transmise depuis la base par rayon, d’utiliser des robots télécommandés pour extraire de la glace d’eau. Après avoir rapporté ce trésor à la base dans leur remorque, les astronautes introduiraient l’eau dans l’unité d’électrolyse / réfrigération qui la transformerait en hydrogène liquide et en oxygène. Ces produits seraient ensuite stockés dans les réservoirs vides des atterrisseurs-cargo pour une utilisation future – principalement pour propulser des fusées mais aussi pour fournir une source d’énergie aux piles à combustible et pour constituer une source abondante de consommables de support vie.

Après avoir passé quelques mois à lancer ce genre d’opérations et à engager d’autres formes de prospection de ressources ainsi que diverses explorations scientifiques, les astronautes prendraient place dans le LEV, décolleraient et retourneraient sur orbite terrestre. Là, ils seraient recueillis par un Dragon – soit celui qui les aurait placés en orbite en premier lieu, soit un autre qui viendrait d’être lancé pour transporter l’équipage assurant la relève sur la Lune – et qui servirait de capsule de rentrée pour la dernière partie du voyage de retour.

Ainsi, chaque mission suivante ne nécessiterait qu’un seul lancement de Falcon Heavy, de 100 millions de dollars, et un seul lancement de Falcon 9, de 60 millions de dollars. Une fois la base établie, il y aurait peu de raisons de ne pas prolonger les séjours de surface à six mois.

En supposant que le coût du matériel de la mission soit à peu près égal au coût de son lancement, nous devrions être en mesure de créer et de maintenir une base lunaire occupée en permanence, pour un coût annuel constant de moins de 700 millions de dollars. Cela représente moins de 4% du budget actuel de la NASA, soit environ le quart de ce qui est dépensé annuellement pour le programme du « SLS » (le lanceur spatial désormais obsolète de l’agence) qui traîne depuis plus d’une décennie sans avoir rien produit.

Les astronautes ne seraient pas limités à l’exploration de la région autour de la base. Ravitaillé avec de l’hydrogène et de l’oxygène, le même vaisseau spatial LEV, prévu pour rejoindre la surface lunaire et revenir sur Terre, pourrait être utilisé pour voler à partir de la base jusqu’à n’importe quel autre endroit de la Lune, atterrir, servir d’habitat sur place pour permettre à l’équipage de mener son exploration, puis revenir à la base. Nous n’obtiendrions pas seulement un poste avancé ; nous aurions un accès complet à un monde tout entier.

Actuellement, la NASA n’a pas de tel plan. Au lieu de cela elle propose de construire une station spatiale en orbite lunaire nommée Deep Space Gateway. Ce gâchis coûtera au moins plusieurs dizaines de milliards de dollars et ne servira à rien, sauf peut-être à fournir une publicité de lancement pour le SLS. Nous n’avons pas besoin d’une station en orbite lunaire pour aller sur la Lune. Nous n’avons pas besoin d’une telle station pour aller sur Mars. Nous n’en avons pas besoin pour aller sur les astéroïdes proches de la Terre. Nous n’en avons pas besoin pour aller où que ce soit. Si nous gaspillons notre temps et notre argent à le construire, nous n’irons nulle part.

Si on veut aller sur la Lune, on doit aller sur la Lune. Nous avons maintenant la capacité de le faire. Saisissons l’opportunité.

Image “à la Une”: Falcon Heavy sur son pas de tir. Photo SpaceX

image ci-dessous; architecture de mission Lune Direct (crédit Robert Zubrin et Space News graphic):

Du 26 au 28 octobre la Mars Society Switzerland invite les membres des autres associations européennes de la Mars Society ainsi que le public intéressé par l’exploration de Mars par vols robotiques et la perspective des vols habités, à se réunir à La Chaux-de-Fonds. L’occasion est notre congrès EMC18, autrement dit « 18^th European Mars Convention ». Vous, lecteurs fidèles ou qui venez de découvrir ce blog et qui l’appréciez, êtes les bienvenus à venir écouter (en Anglais !) les spécialistes parmi les mieux informés, faire le point sur la recherche mondiale ou leur propre travail et à leur poser des questions. Vous pouvez dès maintenant vous inscrire.

Notre hôte sera le Musée International d’Horlogerie (MIH). A cette occasion cette institution de la Suisse des microtechniques fera une exposition sur les horloges atomiques et leurs applications spatiales. Vous pourrez donc approfondir ou mettre à jour vos connaissances sur les méthodes et les instruments de mesure du Temps (avec ou sans guide). Vous réaliserez ou vous aurez la confirmation que l’aventure spatiale ne serait pas possible sans sa maitrise avec une précision toujours plus grande. Il s’agit en effet lors de l’injection sur une trajectoire transplanétaire, de mettre à feu les moteurs à un instant très précis en fonction de la position du vaisseau spatial, de la position future de l’astre à atteindre, de la puissance de poussée dont on dispose et de la masse à propulser ou bien, dans le processus de descente sur une planète (EDL), de dérouler une séquence d’interventions se succédant à de très courts intervalles, avec les « complications » nécessaires pour agir sur des éléments matériels (les moteurs, les ergols, la portance et la traînée du vaisseau) en fonction de conditions locales très lointaines et changeantes (la pression atmosphérique, les vents, éventuellement la poussière), avec un handicap résultant du décalage dans le temps causé par l’éloignement qui oblige à prendre en compte la vitesse de la lumière. Et rien n’est simple puisque cet éloignement varie entre 56 et 400 millions de km en conséquence de la vitesse relative des planètes sur leur orbite respective, donc entre et 3 et 22 minutes-lumière.

Le « temps » c’est aussi l’évolution du temps-court (journée et subdivisions) constaté sur Mars en même temps que sur Terre. La planète Mars tourne sur elle-même en 24h39 (un « sol »), ce qui est presque mais pas tout à fait notre jour de 24h00. L’homme pourra sans doute s’adapter à cette légère différence. Des expériences menées dans des cavernes (le spéléologue Michel Siffre pendant deux mois dès 1962 puis plusieurs fois ensuite) ont montré que notre rythme circadien se stabilisait vers 24h30. Ceci dit, dans ce cadre journalier, ni la subdivision horaire (pris pour 1/24^ème d’un sol), ni les subdivisions inférieures (minutes, secondes) n’ont les mêmes durées sur Mars que sur Terre. Alors, devra-t-on vivre sur un temps martien ou garder le temps terrestre dont la base, la seconde, a été très précisément définie pour être universelle* ? La réponse n’est pas simple car d’un côté toutes nos machines fonctionnent avec le temps terrestre et les Martiens auront pendant encore très longtemps besoin de les importer ou, également, d’être en interactions très fréquentes avec la Terre ; d’un autre côté, ne vivre dans un environnement temporel martien qu’avec des référentiels différents de celles de la réalité vécue poserait problème car il faudra évidemment tenir compte de l’évolution de l’éclairage naturel au cours du sol et de la nuit. Par ailleurs, si l’on gardait les référentiels terrestres en ajustant chaque sol la durée du jour, quand ferait-on l’ajustement quotidien; la nuit ? Mais quand donc est « la nuit » sur une planète qui comme la Terre est en rotation sur elle-même ? Devrait-on ajuster son instrument de mesure du temps de 61minutes et 37 secondes ou d’un multiple de cette durée en changeant de fuseau horaire ? La réponse la plus simple serait de garder les deux référentiels de temps, de porter des montres ou de consulter des horloges « dual-time » comme celle réalisée par l’entreprise Vaucher Manufacture Fleurier (avec mes conseils) qui sera exposée au MIH pendant EMC18.

*« La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133 ».

Le « temps » c’est aussi le temps-long (année et subdivisions). Mars parcourt son orbite en 686,971 jours (soit 668,5991 sols) à comparer à nos 365,256 jours. Bien que Mars connaisse comme la Terre des saisons (son axe est incliné de 25°19 sur l’écliptique à peu près comme la Terre qui est, elle, inclinée de 23°44), subdiviser son parcours autour du soleil en douze mois égaux regroupés en quatre saisons égales ne serait pas satisfaisant car ces mois en moyenne très longs (55,66 jours), ne correspondraient de ce fait pas aux nôtres dès le début de l’année (après 31 jours) et leur durée moyenne serait peu significative car la vitesse de la planète sur son orbite est très inégale (26,5 km/s au périhélie et jusqu’à 21,9 km/s à l’aphélie) compte tenu de l’excentricité de son orbite ( de 206,7 à 249,2 millions de km du soleil). La saison d’hiver de l’hémisphère australe est ainsi beaucoup plus courte que son été (situation évidemment symétrique pour l’hémisphère boréale) et il faudra cependant pouvoir se repérer facilement pour prévoir efficacement les programmes d’actions annuels, d’autant que le climat est extrême et les contraintes qu’il impose, incontournables. Là aussi les Martiens (résidents permanents comme temporaires) devront prendre en compte le déroulement du temps sur leur planète aussi bien que rester informés de celui de leurs correspondants sur Terre. Un référentiel martien avec des saisons martiennes (inégales avec des mois plus courts autour du périhélie) sera inévitable et le « dual time » s’imposera encore. Vous verrez comment suivre les deux à la fois sur l’extraordinaire horloge de Vaucher Manufacture Fleurier.

Le « temps » c’est encore celui de l’histoire de la planète. L’un des domaines principaux de recherche sera l’exobiologie. Or l’objectif principal sera sans doute de trouver des traces d’évolution organique remontant à plus de 3,5 milliards d’années et de les comprendre. Malgré la très faible érosion, cet éloignement dans le temps est considérable et les traces organiques ont forcément évolué y compris et surtout du fait du bombardement radiatif. Savoir lire cette évolution ressort sur Terre de la science bien établie de la « taphonomie ». Sur Mars elle devra trouver de nouveaux repères, d’autant plus difficiles à définir qu’on ne connaît pas le point de départ. Jusqu’à quel point les molécules complexifiées par le « réacteur biologique » martien ont-elles été ensuite altérées, est la grande question. Comment auront résisté au temps les polymères et leurs assemblements (pour ne pas parler d’organismes)? Les éléments chimiques seront-ils restés suffisamment expressifs au niveau isotopique ou structurel (énantiomères) ? Pourra-t-on se contenter de simples biomorphes sans risquer de prendre pour vivant ce qui résulte d’un processus naturel rare ? Au-delà, le temps a-t-il manqué pour que la vie commence (jusqu’à la « découverte » du processus de reproduction), ou au contraire la vie naissante s’est-elle arrêtée avant d’avoir atteint un niveau de complexité et de résilience suffisant, compte tenu de la détérioration des conditions environnementales ?

Le « temps » c’est enfin celui que nous mettrons, nous humains, pour nous décider à aller physiquement sur Mars, à nous y installer et faire le nécessaire pour acquérir une nouvelle autonomie planétaire. Elon Musk aura-t-il le temps (outre les moyens financiers et le succès technologique) pour concrétiser son rêve d’implantation humaine ? S’il échoue parce qu’il ne réunit pas les moyens financiers suffisants ou que son BFR ne peut voler, quelqu’un prendra-t-il la relève ? La NASA parviendra-t-elle à faire voler son SLS et se décidera-t-elle un jour à aller vers Mars plutôt que de s’encalminer sur la Lune ? Si cette étape est franchie, rien ne sera aisé sur Mars où aucune structure n’existe et où les conditions sont si difficiles (mais moins difficiles qu’« ailleurs »). Les premiers hommes pourront-ils supporter l’isolement, la vie encapsulée, la nourriture peu variée, les pannes énergétiques, les proliférations microbiennes dans les habitats ? Pourront-ils le supporter toute une vie et voudront-ils imposer ces contraintes à leurs descendants ? Les Terriens auront-ils de leur côté la patience de maintenir « à bout de bras » (c’est-à-dire de milliards de dollars) une colonie martienne pendant longtemps ? L’échappatoire serait la création de relations économiques fructueuses aussi bien pour les Terriens que pour les Martiens. Ce n’est pas impossible. Mars pourrait devenir un centre de recherche privilégiée pour toutes les technologies de l’environnement, du recyclage, de la production agricole, un laboratoire, peut-être une université, une « mine » de brevets, dans une certaine mesure un havre de tourisme. Et surtout, Mars n’étant pas la Terre, elle pourrait être un refuge aussi bien pour toutes les formes de vie que pour les hommes, un véritable conservatoire de la Terre…Mais le concrétiser sera forcément long.

L’homme est engagé dans une course contre le temps pour devenir une espèce multiplanétaire et se donner une chance d’éviter la décadence et/ou la disparition sur sa planète d’origine surpeuplée et saccagée*. Trop peu de nos décideurs semblent avoir conscience du danger, très peu de la crédibilité de la possibilité martienne. Aurons-nous le temps ?

*PS : Si les hommes parviennent à arrêter leur explosion démographique et la destruction de leur environnement terrestre avant qu’il ne soit trop tard, ce sera tant mieux mais cela n’exclut aucunement l’intérêt du saut vers Mars. Dans ce cas l’établissement sur une autre planète devrait être vu comme un ensemencement permettant le déploiement d’une seconde branche de l’humanité et donc un potentiel d’enrichissement civilisationnel.

Image à la Une: Le Mont Sharp au centre du Cratère Gale. Mosaïque de photos prise par le MastCam de Curiosity et assemblées le 22 mars 2018 (Crédit: NASA/JPL-Caltech/MSSS).  Cette zone est particulièrement riche en argile, donc très intéressante pour la recherche exobiologique…Bien entendu la présence de l’horloge atomique qui se trouve sur la droite de l’image résulte d’un montage. Elle illustre le fait que nous ayons choisi de tenir notre congrès EMC18 au MIH de la Chaux-de-Fonds et que le MIH prenne cette occasion pour faire une exposition sur les horloges atomiques et leurs applications spatiales.

Depuis que la dichotomie crustale martienne a été observée, les Terriens que nous sommes rêvent d’une planète semblable à la nôtre, avec un océan comme les nôtres qui, en l’occurrence, aurait occupé tout le Nord de la planète (« Oceanus Borealis »). Cela est tentant puisque l’on sait qu’il y a eu de l’eau liquide sur Mars, puisque le fond de l’océan présumé est beaucoup plus lisse et d’altitude beaucoup plus basse que les Hautes terres du Sud qui le bordent et puisque l’on observe des traces d’écoulements puissants dans la zone intertropicale, aboutissant aux Basses terres du Nord.

Il est avéré cependant que la surface de ces Terres du Nord est beaucoup plus pauvre en roches hydratées que les Terres du Sud (notamment en argile ou autres phyllosilicates). Par ailleurs les lignes de rivage apparentes sont moins nettes quand on s’en approche et elles varient considérablement en altitude selon de longues ondulations longitudinales (on dit qu’elles ne suivent pas une « surface équipotentielle »). La première impression, de nature géographique, a donc été reléguée pendant un temps dans la catégorie des fausses impressions intuitives mais depuis quelques temps, l’hypothèse de l’Océan global martien « refait surface ».

En effet, on a d’abord observé que la diélectricité était très faible (comparée à celle typique des matériaux volcaniques) dans tout le sous-sol de la région ce qui indique un sol occupé par de l’eau (glace) ou poreux (suite à la disparition par sublimation de la glace). On a ensuite considéré que les différences d’altitude dans la ligne de rivage diffuse pouvaient être dues à des mouvements internes de la planète ayant eu une influence sur son volume en surface (renforcement du socle volcanique de Tharsis, formation de la déchirure de Valles Marineris, volcans divers à la limite de la dichotomie crustale). On a encore jugé que la température de l’eau avait pu être trop froide, la profondeur trop faible et la permanence d’eau liquide trop courte pour que la transformation des roches par l’eau se soit produite, comme sur Terre. On a enfin observé dans des météorites martiennes que la composition isotopique de l’eau, plus précisément son rapport hydrogène / deutérium, était constante dans tous le bassin de l’océan présumé et que cette composition était différente de celle de l’eau atmosphérique et de l’eau du sous-sol profond, semblant indiquer qu’il y avait eu homogénéité d’un très large volume d’eau liquide en surface (autant qu’aujourd’hui dans l’Océan Arctique terrestre) occupant plus ou moins le volume du bassin de l’hémisphère Nord délimité par la dichotomie crustale.

Avec deux autres études dont l’une date de 2016 et l’autre toute récente (19 mars 2018), on a de nouvelles explications, logiques et fortes, sur le caractère diffus, en certains endroits, des lignes de rivage et les fortes variations en altitude de ces mêmes lignes.

Avant de les considérer, il faut au préalable remarquer que :

(1) la ligne de rivage a forcément changé tout au long des quelques 800 millions d’années où l’océan a été possible, même par intermittence. D’ailleurs deux des trois lignes étudiées par les auteurs et qui correspondent à un océan à deux époques successives de l’Hespérien (entre – 3,7 et – 3,4 milliards), sont en retrait par rapport à la rupture de pente principale de la dichotomie crustale à la hauteur de laquelle se situe la première ligne ((« Arabia »), parce que sans doute le volume d’eau disponible sur la planète était déjà réduit par rapport au volume présent à l’origine (au Noachien tardif, de -4,2 à -3,7 milliards).

(2) pour qu’il y ait ligne de rivage, il suffit qu’il y ait fluide. C’est-à-dire que l’océan peut avoir été de la glace plus ou moins fondue, recouvrant éventuellement de l’eau vraiment liquide, mais aussi contenant, mêlés à l’eau, des quantités plus ou moins importantes de matières solides, boue et roches, compte tenu de la violence de l’environnement (volcanisme, astéroïdes et flux cataclysmiques).

D’après les auteurs des deux nouvelles études, ce serait précisément cet environnement violent qui expliquerait l’imprécision des lignes. Ils remarquent en effet (a) des vestiges de flux lobés orientés vers le Sud et sur des distances plus ou moins importantes selon la pente du terrain (de quelques dizaines à plus de cent kilomètres) et (b) des lignes de reflux rapides encombrées de gros rochers. Ils font le rapprochement entre ces reliefs et les impacts d’astéroïdes, remarquant à l’époque (fin de l’Hespérien, vers -3,4 milliards), la fréquence des cratères d’une trentaine de km de diamètres (espacés de 2 à 3 millions d’années en moyenne), coïncidant avec du volcanisme (épaississement de l’atmosphère et donc possibilité d’eau liquide). Ces traits de reliefs (on pourrait dire de grosses « éclaboussures ») correspondraient selon eux à des « tsunamis », résultant de ces impacts intervenus sur une planète disposant d’une atmosphère non négligeable et dans un milieu aqueux.

Par ailleurs on suppose maintenant de plus en plus que la constitution de la masse du bouclier volcanique de Tharsis a provoqué un « True Polar Wander » (« TPW » ou « dérive des pôles vraie ») c’est-à-dire un basculement en un seul bloc des couches supérieures de la planète par rapport à son axe de rotation. Le volcanisme spectaculaire de Tharsis (trois volcans géants sur un socle gigantesque de 5000 km de diamètre) apparaît en effet comme résultant d’une énorme et exceptionnelle fuite magmatique au travers de la croûte de Mars jusqu’à la surface, provoquée par une longue accumulation de chaleur à l’intérieur et une très grande difficulté à s’échapper du fait de l’épaisseur de la croûte. Tharsis par sa masse, a déséquilibré cette enveloppe extérieure de la planète qui a glissé sur le manteau visqueux (ou les deux sur le noyau liquide) jusqu’à se rééquilibrer après avoir atteint l’équateur. Le déplacement aurait été de l’ordre d’un angle de 20°. Ce déplacement a déformé la croûte d’autant qu’elle était déjà légèrement renflée à l’équateur du fait de la rotation de la planète et que ce renflement a dû se reformer autour du nouvel équateur. Ces déformations conjuguées à celle induite par l’intrusion d’une masse énorme de matière volcanique en surface, a pu provoquer l’ondulation en altitude de la ligne de rivage antérieure que l’on constate aujourd’hui. Par le même coup on peut dater l’Océan martien, d’environ – 4 milliards (avant Tharsis puisque la ligne de rivage la plus ancienne a dû être déformée par Tharsis aux environs de – 3,6 milliards), jusqu’à – 3,4 milliards (après que l’essentiel des flux cataclysmiques provoqués par Tharsis se soient épuisés). Cela sous-entend que, après que l’atmosphère primitive ait disparue (vers – 4 milliards), de nouveaux épisodes d’atmosphère relativement dense se soient reproduits, toujours par volcanisme, ce qui permit à nouveau à l’eau de couler sans se sublimer trop rapidement (marge de liquidité de quelques petites dizaines de degrés et températures fraîches) et donc de remplir à nouveau les Basses Terres du Nord par une vaste étendue liquide ou au moins fluide. Cela sous-entend aussi que ces épisodes de renforcements de densité atmosphérique étroitement liés au volcanisme devinrent exceptionnels à la fin de l’Hespérien / début de l’Amazonien (nettement avant – 3 milliards), mettant ainsi fin aux réapparitions de l’Océan martien.

Petit à petit se dessine ainsi une histoire, assez peu terrienne, qui explique la spécificité de Mars : un climat toujours froid et le plus souvent sec, une atmosphère rapidement dissipée, vers – 4 milliards d’années, et périodiquement faiblement reconstituée par le volcanisme, une eau liquide par intermittence, un océan mais peu d’hydratation de roches. On est bien à la limite de l’habitabilité de surface et peut-être que ces conditions n’ont pas été suffisantes pour l’émergence de la vie, ou juste suffisantes pour quelques tentatives sans lendemain. Dans cette direction, on peut encore avoir des surprises, par exemple découverte de quantités importantes de carbonates résultant du piégeage du CO₂ par l’eau de l’Océan primitif (avant Tharsis), dans le fond de cet océan (c’est-à-dire sous le nappage volcanique et les alluvions qui l’encombrent sur plusieurs centaines de mètres) qui signifieraient plus de chaleur et de plus longues périodes d’atmosphère dense. Quoi qu’il en soit, même si Mars n’a jamais été une seconde Terre, elle lui a quand même ressemblé plus que toutes autres planètes que nous connaissons.

Image à la Une : carte de Mars (en projection de Mercator) de l’Astrogeology Science Center (USGS), établie selon les données recueillies par l’instrument Mars Orbiter Laser Altimeter ( MOLA) embarqué par la sonde Mars Global Surveyor (MGS); Crédits: NASA.

NB: La couleur bleue n’indique pas l’eau mais les surfaces situées en dessous du Datum. Les couleurs bleue ou ocre sont plus ou moins intenses selon la profondeur ou l’altitude. Le bloc ocre foncé à l’Ouest est le socle de Tharsis avec ses trois volcans géants. Olympus Mons est juste à gauche de l’ensemble. La tache bleu foncé au Sud Est est le bassin d’Hellas, la région la plus basse de la planète (-8 km par rapport au Datum).

Références :

(a) Mouginot et al.2012. Dielectric map of the Martian northern hemisphere and the nature of plain filling materials.Geophys. Res. Lett. 39, L02202.

(b) Tomohiro Usui et al. Meteoritic evidence for a previously unrecognized hydrogen reservoir on Mars. Earth and Planetary Science Letters 410 (2015) 140-151; Elsevier doi:10.1016/j.epsl.2014.11.022.

(c) Rodriguez, J. A. P. et al. Tsunami waves extensively resurfaced the shorelines of an early Martian ocean. Sci. Rep. 6, 25106; doi: 10.1038/srep25106 (2016).

(d) Robert Citron et al. Timing of oceans on Mars shoreline deformation. Nature, doi:10.1038/nature26144; publié le 19 mars 2018.

Entre le 16 avril et fin juin 2018, la NASA doit lancer le satellite TESS (« Transit Exoplanet Survey Satellite ») portant un assemblage de quatre télescopes pour détecter un maximum d’exoplanètes de type terrestre dans le « voisinage » de notre système solaire. L’objectif est de contribuer à améliorer nos connaissances sur une fraction de l’étrange bestiaire planétaire qui nous entoure.

PS: TESS a été lancé le 18/04/18. Il est toujours en activité (extension de 2020 à 2022).

La mission TESS a été conçue par le « Kavli Institute for Astrophysics and Space Research » du MIT avec pour « Principal Investigator » le Dr. George Ricker, astrophysicien. Ses partenaires sont un consortium américain constitué par le Goddard Space Flight Center de la NASA, le Lincoln Laboratory du MIT (centre de recherche du Département fédéral de la Défense), Orbital ATK (spécialiste de la construction de satellites), l’Ames Research Center de la NASA, le Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, and le Space Telescope Science Institute (STScI) qui dirigera la recherche faite avec le futur James Webb Space Telescope (« JWST »), successeur de Hubble (et qui lui intégrera la recherche de TESS). Le lancement sera effectué par Space X à partir de Cap Canaveral avec une fusée Falcon 9. La mission primaire durera deux ans (il pourra y avoir extension). L’investissement d’ensemble (hors lancement) est de 337 millions de dollars, ce qui est « modeste » (la mission est classée « SMEX » pour « Small Explorer Mission » c’est-à-dire mission scientifique à coût modéré). TESS est vu comme un successeur de Kepler (lancé en 2009 et maintenant dans l’extension de sa mission, “K2”, jusqu’en 2019), un précurseur du JWST (qui sera lancé l’an prochain) et un complément de WFIRST (qui pourrait être abandonné, à la demande du gouvernement américain).

Image ci-dessous (crédit NASA), insertion de TESS dans le programme d’exploration des exoplanètes:

La méthode utilisée sera, comme avec Kepler, celle de la « détection des transits » c’est-à-dire de la diminution de la luminosité de l’étoile du fait du passage devant elle (c’est-à-dire entre elle et nous) d’une planète (cela donne le diamètre de cette dernière si on combine les données d’occultation avec celles du déplacement radial et la fréquence des transits). Les cibles sont (1) dans une sphère de 300 années-lumière de rayon, les planètes telluriques orbitant quelques 15.000 étoiles sélectionnées sur un potentiel de 200.000, soit de type « naines orange » (classées « K » dans le diagramme de Hertzprung-Russel), soit de type « naines jaunes » jusqu’à la taille du Soleil (classées « G ») ; ainsi que (2) dans un rayon de 100 années-lumière, les planètes telluriques orbitant environ un millier d’étoiles de type naines rouges (classées « M »). L’observation couvrira 85% de la voûte céleste. On peut constater tout de suite une différence essentielle avec Kepler qui, comme un crayon lumineux, explore un tout petit secteur du ciel (0,28%) mais sur une beaucoup plus grande profondeur (3000 années-lumière). Kepler ne peut de ce fait distinguer le transit que d’une population de planètes assez hétérogène (du fait que plus on s’éloigne, plus les planètes doivent être grosses pour, de notre point de vue, avoir un effet perceptible sur la lumière de leur étoile). Kepler est aussi beaucoup plus limité dans sa sensibilité. TESS pourra « traiter » des étoiles beaucoup plus lumineuses (30 à 100 fois plus), gérant donc un différentiel de lumière beaucoup plus important entre la planète et l’étoile (il est moins difficile de noter l’effet d’une même planète sur la lumière d’une naine rouge que sur celle d’une naine jaune).

TESS collectera la lumière avec quatre télescopes, complété chacun par une caméra CCD avec des éléments optiques qui créeront ensemble un champs de vision de 24° par 24° (quatre images juxtaposées en carré). En cas d’intérêt particulier, elles pourront être focalisées sur une seule étoile. L’instrument visera pour chaque hémisphère une succession de 13 bandes de 24°, constituées chacune de 4 carrés de 24° par 24° et couvrant l’ensemble du ciel du pôle à l’écliptique (en fait un peu plus, 96°). Il restera en opération 27 jours sur chaque bande. Kepler est sur une orbite héliocentrique, il suit la Terre sur son orbite, en s’en éloignant lentement. TESS sera positionné sur une orbite terrestre stable, très excentrique (jusqu’à l’orbite lunaire). Cette orbite tout en maintenant le satellite à proximité de la Terre sur la durée, permettra de maximiser la quantité de ciel qu’il pourra imager sans interruption pendant le temps donné pour l’observation de chaque bande. Cela permettra aussi d’optimiser les conditions de températures et de radiations (en sortant des ceintures de Van Allen).

Image ci-dessous : plan d’opération de TESS (crédit NASA):

Vous remarquerez qu’il y aura chevauchement d’observations pour certaines régions du ciel (au fur et à mesure qu’on s’éloigne de l’écliptique et qu’on va vers les pôles).

Les détections de planète seront transmises aux observatoires terrestres pour examen avec d’autres méthodes pratiquées par ces observatoires, notamment celle des vitesses radiales permettant de connaître la masse des planètes. Elles seront aussi transmises au JWST lorsqu’il entrera en fonction dans un peu plus d’un an, pour l’analyse des atmosphères par spectroscopie. Le Dr. Ricker a très bien défini la mission de TESS. D’après ses propres termes, ce sera un « finder-scope » autant qu’un « télescope ».

L’intérêt de TESS sera de balayer l’ensemble de notre univers proche. Sa limitation viendra du fait qu’il n’utilisera que la méthode des transits. Cela ne permettra pas de voir les planètes des systèmes stellaires dont l’écliptique n’est pas orthogonal à notre visée ou avec un angle s’éloignant trop des 90°. Cela rendra aussi très aléatoire la détection de planètes en zone habitable d’étoiles de type solaire. En effet les planètes de ce type passent moins souvent devant leur étoile, environ une fois par an, car elles doivent en être éloignées d’environ une unité astronomique, comme la Terre, pour bénéficier d’une température permettant l’eau liquide. Par ailleurs, un transit doit être vérifié pour être certain qu’il résulte bien du passage d’une planète (pour Kepler trois transits sont requis) et aussi pour connaitre leur distance à l’étoile (durée de parcours de l’orbite pour un certain rapport de masses). On aura donc de la chance si on les observe passant devant leur étoile juste pendant la courte fenêtre des 27 jours d’observation (avec la réserve que certaines régions du ciel seront observées plus longtemps que d’autres, jusqu’à 351 jours aux pôles, comme expliqué ci-dessus, mais ce ne sera pas suffisant non plus). Et si on les aperçoit, il faudra attendre la fin de la mission primaire pour revenir fixer leur étoile pour essayer de constater d’autres transits de leur part. Les objectifs sur ce point sont d’ailleurs modestes. Les porteurs du projet espèrent observer 5000 transits et identifier 50 planètes de la taille de la Terre (et 500 inférieures à 2 fois la Terre*) sur un total de 20.000 exoplanètes dont 17.000 d’une taille supérieure à Neptune (pour mémoire, à ce jour Kepler a identifié 2342 exoplanètes et en considère 2245 de plus; l’ensemble des télescopes y compris Kepler, 3706). Il faut surtout s’attendre à trouver des planètes jouissant certes de la possibilité d’eau liquide en surface mais orbitant autour de petites étoiles de type naine rouge à une distance très courte les exposant à des forces de marée très forte (rotation synchrone à l’étoile ou « tidal lock ») et à des sursauts radiatifs très impropres au développement d’une forme de vie.

PS: Aucune “Terre” orbitant une étoile de type solaire n’a pu être observée pendant la mission primaire

*NB : au-delà de deux fois la Terre, la masse d’une planète rocheuse génère une pression interne, une chaleur et des réactions qui en changent la nature.

Tess apportera donc sa pierre à la connaissance et à la compréhension de notre environnement mais son lancement ne doit pas faire oublier que la réalisation de son complément WFIRST est aujourd’hui menacée. Rappelons que ce dernier, si son abandon n’est pas confirmé, recueillerait, en direct, le rayonnement infrarouge des planètes et permettrait de déceler beaucoup moins difficilement et avec leur spectre propre, les fameuses planètes de type terrestre orbitant des étoiles de type solaire dans leur zone d’habitabilité.

Image à la Une : vue d’artiste du satellite TESS, vous remarquerez les quatre télescopes. Crédit NASA.

lien vers le site de la NASA: http://nasa.gov/tess