Vivre sur Mars

Description de l'image : Sur Mars, le rayonnement solaire est nocif, comme les enfants de la Lune il faudra se protéger du Soleil. L'atmosphère ténue de Mars contient du gaz carbonique et de l'azote. La pression atmosphérique est de 0,6 KPa, sur Terre 101 KPa. La gravité sur Mars est de 0,376 g (9,806 m/s2), sur Terre 1 g. L'environnement de Mars est particulièrement hostile, il n'y a pas d'oxygène et la température atteint -60°C en moyenne. Image source : astronoo

Les enfants de Mars

Le voyage vers Mars est un vieux rêve pour l'homme beaucoup plus ambitieux que le voyage vers la Lune réalisé dans les années 1970 (programmes Apollo).

Quels sont les obstacles qui se dressent à nous en 2014 pour envoyer des hommes sur Mars et surtout pour les faire revenir en bonne santé sur notre planète ?

Les obstacles sont innombrables mais les principaux freins actuels sont d'ordre technologiques, financiers et humains. Partir sur Mars et revenir sur Terre est une mission impossible pour les années 2020, tant les écueils sont nombreux. Pour surmonter ces obstacles et acquérir toute la technologie nécessaire, il faudra certainement de nombreuses décennies.

Quant à y vivre, les simulations comme Mars 500 montrent l'énorme complexité technique et humaine d'une telle mission. Depuis les années 1960, les scientifiques étudient la planète Mars via les nombreuses missions spatiales passées et en cours (Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder, Mars Odyssey, Mars Express, Mars Exploration Rover, Mars Reconnaissance Orbiter, Phoenix, Mars Science Laboratory). Leurs sondes et leurs robots nous présentent régulièrement l'environnement hostile de Mars et les scientifiques ont maintenant une idée assez précise de l'histoire de son eau, de son climat, de son sous-sol, des dangers potentiels à la surface de Mars, des sites d'atterrissage possible pour l'homme et des conditions de vie pour une mission habitée.

Mais cela n'est pas suffisant pour aller vivre sur Mars, il faudra au préalable réaliser un certain nombre de missions intermédiaires afin d'acquérir progressivement les technologies indispensables aux enfants de Mars. De plus le budget nécessaire étant gigantesque, une collaboration des organismes mondiaux gouvernementaux et non gouvernementaux est indispensable. Rien que le voyage aller couterait 10 milliards de dollars. Pour aller sur Mars il faut être en bonne santé, c'est pourquoi la principale préoccupation des scientifiques est de préserver la santé des hommes et des femmes qui voyageront en apesanteur.

Dans les années 1970, les soviétiques avec Soyouz 9, avaient testé les longs séjours dans l'espace. Après seulement 18 jours, les os et les muscles des cosmonautes s'étaient atrophiés (perte musculaire de 30 %). Depuis, dans les stations spatiales, les spationautes font une série d'exercices de plusieurs heures par jour, pour maintenir leur masse musculaire, cependant la perte de masse reste importante (perte musculaire de 15% tous les 300 jours environ). Mais ce n'est pas le plus inquiétant pour la santé. Le stress engendré par les voyages de longue durée est énorme et l'équilibre psychologique est fortement perturbé par cet isolement. Le choix des hommes et des femmes qui partiront, sera donc extrêmement sélectif car ils devront tenir le choc plusieurs années.

Le voyage vers Mars

Description de l'image : Depuis 1997, la base antarctique franco-italienne Concordia située à une altitude de 3 233 mètres, est une des trois stations de recherche à l'intérieur du continent Antarctique. Les deux autres sont la base américaine Amundsen-Scott et la base russe Vostok. Durant les 9 mois d'hiver, Concordia héberge dans des conditions particulièrement difficiles, une quinzaine de personnes en totale autonomie, dans la région la plus froide du monde. On voit au premier plan sur l'image, les bâtiments polygonaux posés sur six vérins hydrauliques pour compenser les variations de niveaux du sol gelé et en arrière plan la station complète (centrale électrique, chaufferie, réserve d'eau, salle radio, laboratoire, chambres, cuisine, restaurant, bibliothèque...). Alors que ces scientifiques sont sur Terre, tout leur besoin sauf l'oxygène, relève d'une assistance terrestre. Pour approvisionner les personnes de Concordia, des moyens de transport terrestres et aériens gigantesques sont utilisés. Environ 350 tonnes d'approvisionnement arrivent par trois convois terrestres organisés durant la campagne d'été. L'isolement pendant une longue durée d'un petit groupe d'êtres humains est idéal pour définir des portraits types en vue de l'exploration de la planète Mars.

La mission vers Mars

Pour minimiser le cout du voyage, la mission devra durer au moins 15 ans car les alignements les plus favorables entre la Terre et Mars (distance la plus courte) ne se produisent que très rarement. La distance la plus courte entre les deux astres se situe lorsque la planète Mars est en opposition, c'est-à-dire lorsque la Terre s'intercale entre Mars et le Soleil. Ces oppositions ont lieu approximativement tous les 780 jours (26 mois), mais compte tenu de l'excentricité respective des orbites de Mars et de la Terre, la distance la plus courte entre la Terre et Mars (55 millions km) ne revient pas tous les 26 mois. Il faudra attendre la concordance entre le périhélie de Mars et l'opposition des deux planètes, soit 7 oppositions, c'est-à-dire 15 ans. Dans ces conditions favorables, les astronautes ne voyageront que 6 mois pour l'aller et moins de 4 mois pour le retour, dans les meilleures conditions. Les astronautes seront confinés dans un caisson exigüe et l'aspect psychologique de cet enfermement est difficile à gérer, tous les êtres humains n'en sont pas capables, d'ailleurs très peu le supporteront. Il faudra faire une sélection drastique des candidats.

Vivre pendant des mois en autonomie parfaite dans une capsule oblige à emmener l'oxygène, l'eau et la nourriture nécessaire au voyage. Pour un voyage de 9 mois, la masse d'oxygène, d'eau et de nourriture nécessaire est gigantesque. Chaque jour, un homme consomme environ 1 kg de nourriture, 1 kg d'oxygène et 3 kg d'eau. Pour optimiser la charge, il faudra donc recycler l'eau et les déchets et embarquer un mini écosystème terrestre qui permet la survie de l'équipage pendant ce long voyage. Pour l'oxygène il faudra prendre le CO2 rejeté et produire de l'oxygène grâce à la photosynthèse des plantes. Pour l'eau, il faudra recycler les urines. Pour la nourriture, il faudra recycler les déchets organiques puis faire pousser les légumes dans les déchets. De plus il faudra s'assurer qu'aucun organisme pathogène n'envahisse la capsule. L'équilibre psychologique entre hommes et femmes sera fortement mis à l'épreuve. Bien que les astronautes seront confinés dans un caisson exigüe, face à leur enfermement, le voyage aller, reste la partie la plus simple de la mission.

Rester en bonne santé sur Mars

Dès l'arrivée sur le sol martien, les candidats devront être autonomes et surtout rester en bonne santé et cette tâche est beaucoup plus complexe qu'elle ne parait. L'atmosphère de Mars est hostile, la luminosité est faible, les radiations solaires sont nocives, il n'y a pas d'oxygène, il n'y a pas d'eau liquide et la température atteint -60°C en moyenne et peut descendre jusqu'à -130°C. Sur le sol désertique de Mars, rien ne pousse, il faudra donc trouver de l'eau, produire de l'énergie, de l'oxygène, de l'eau et de la nourriture dans des mini serres chauffées. Pour construire cela il faudra beaucoup de matériaux, absent sur Mars. Il ne sera pas possible d'emporter les matériaux nécessaires pour construire, une centrale électrique, une chaufferie, une réserve d'eau, une unité de traitement des eaux usées, une salle radio, un laboratoire, un atelier, des bureaux, des chambres, des salles de sport, une cuisine, un restaurant, une bibliothèque, etc... Quant au retour sur Terre, cela reste la partie la plus obscure de la mission. Il faut attendre un saut technologique gigantesque pour l'envisager.

N. B. : MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) est un projet dont l'objectif est l'étude d'un écosystème de micro-organismes et de plantes. Cet outil permet de mieux comprendre le comportement des écosystèmes artificiels et le développement de la technologie pour un futur système régénérateur de survie pour des missions spatiales habitées de longue durée, par exemple une base lunaire ou une mission vers Mars. L'élément moteur de MELISSA est la récupération de la nourriture, de l'eau et de l'oxygène à partir de déchets (matières fécales, urée), de dioxyde de carbone et de minéraux. Basé sur le principe d'un écosystème "aquatique", MELISSA est composé de 5 compartiments colonisés respectivement par des bactéries thermophiles anoxygéniques, les bactéries photohererotrophic, les bactéries de nitrification, les bactéries photosynthétiques, les plantes supérieures, et l'équipage. Les déchets dangereux et les polluants de l'air sont traités en utilisant la fonction naturelle des plantes qui à leur tour, fournissent de la nourriture et contribuent à la purification de l'eau et de l'oxygène pour la revitalisation de l'air.

La feuille de route pour une mission martienne

Description de l'image : La feuille de route idéaliste pour préparer une éventuelle mission habitée vers Mars, met en évidence les efforts financiers à réaliser. La feuille de route devant permettre d'aboutir à cet objectif couvre une période de 25 années et décrit une séquence de missions intermédiaires robotiques et humaines nécessaires.

Il a été identifié un ensemble de missions nécessaires dans le voisinage lunaire et sur la surface de la Lune, avant d'envisager une mission humaine vers Mars pour les années 2030. Dix agences spatiales se sont réunies à Kyoto le 30 aout 2011 dans le cadre de l'ISECG (International Space Exploration Coordination Group) afin de discuter de l'élaboration d'une feuille de route commune pour une exploration spatiale coordonnée internationalement. Avant d'envoyer des hommes sur Mars, il faudra retourner sur la Lune et envoyer des hommes sur un astéroïde. Chacun de ces objectifs devra permettre aux agences spatiales d'acquérir progressivement les technologies indispensables pour atteindre Mars. La feuille de route pour préparer une éventuelle mission habitée vers Mars met en évidence les efforts financiers à réaliser et les sauts technologiques à franchir par les organismes mondiaux. L'exploration durable, abordable et productive de la surface de Mars par l'homme est un objectif à très long terme. La feuille de route mondiale pour l'exploration de Mars, crée un cadre pour la coordination des activités préparatoires. Cette feuille de route mondiale d'exploration martienne est liée à un ensemble de priorités et d'objectifs préliminaires à respecter et il n'y a pas que des objectifs technologiques. Bien sûr il faut développer les technologies d'exploration et l'infrastructure nécessaire pour vivre et travailler au-delà l'orbite terrestre basse.

Mais il faut aussi engager le public de manière interactive dans une cause commune comme l'exploration spatiale. Les missions humaines au delà de l'orbite terrestre basse sont possibles qu'avec une participation internationale coordonnée car les écueils sont considérables. Il faudra beaucoup d'expertise pour renforcer la sécurité, étendre la présence humaine au-delà de l'orbite terrestre basse, augmenter continuellement le nombre de personnes sur chaque destination, allonger la durée des missions habitées en autosuffisance, réduire les risques de l'environnement spatial sur la santé humaine et sur le matériel technologique et enfin mettre en avant les avantages pour l'humanité toute entière.

N. B. : Les agences ayant participé à l'élaboration d'une feuille de route commune pour une exploration spatiale coordonnée sont : ASI (Italie), CNES (France), CSA (Canada), DLR (Allemagne), ESA (Agence Spatiale Européenne), JAXA (Japon), KARI (République de Corée), NASA (États-Unis), Roscosmos (Russie), UKSA (Grande-Bretagne).