Le plan d’Elon Musk pour coloniser la planète Mars

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

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

publié dans la National Review le 22/02/20

(traduction Pierre Brisson)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Robert Zubrin

Fin de traduction.

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

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

Pierre Brisson

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

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

Pour retrouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur:

Index L’appel de Mars 23 02 19

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

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