Destination mars
« Quelque part, quelque chose d’incroyable attend d’être connu. » Carl Sagan
Etape incontournable de la conquête spatiale, la réalisation d’un vol habité vers un autre astre que la Lune est l’objet de tous les fantasmes. Mais à quoi bon explorer l’espace ?
L’exploration n’est pas la recherche d’une solution à un problème de notre société, mais plutôt une action guidée par la pure et noble curiosité, innée chez l’être humain. Elle est certainement dérivée initialement de l’instinct de survie incitant les êtres vivants à identifier les régions propices à la vie et à la reproduction, c’est-à-dire pourvoyeuses de nourritures et exemptes de dangers. Au même titre que l’exploration des milieux encore mal connus sur Terre parce que très hostiles, tels les océans, les pôles, les déserts ou les hautes altitudes, l’exploration spatiale répond à la quête de connaissance propre à l’être humain. Comme le disait l’astrophysicien et astrobiologiste Carl Sagan, ce savoir accru contribue à la fois à forger notre identité « Qui sommes-nous ? D’où venons-nous ? Où allons-nous ? » et à combattre la peur et l’ignorance, souvent à l’origine des conflits et des guerres. Par ailleurs les conditions extrêmes de l’espace imposent une maitrise scientifique et technique des projets nécessitant les meilleurs ingénieurs et scientifiques. Le savoir-faire acquis rend les équipes plus performantes et compétitives sur les produits dérivés, par exemple dans le domaine des lanceurs ou des satellites commerciaux. Les projets automatiques et habités d’explorations ont toujours été complémentaires. Les lois de la physique font que les machines sont indispensables pour les destinations inatteignables aujourd’hui par les êtres humains. L’univers lointain est exploré par des télescopes de plus en plus puissant. Au sein du système solaire, les planètes sont explorées par des sondes automatiques qui voyagent pendant des années. Mais ces machines ne sont que des extensions très limité de l’intelligence humaine et ne pourront jamais remplacer l’humain lui-même et ses grandes capacités, inprogrammables, d’intuition, d’adaptation, de décision et aussi d’émotions.
Pourquoi Mars ?
Le vent est également à prendre en compte, il est considéré comme violent car il est capable de soulever des nuages de poussières jusqu’à 50km d’altitude et de voiler la surface de toute la planète comme lors du premier survol de Mariner 9. Cependant, il faut savoir que la densité de l’atmosphère martienne est très faible, ainsi le ressenti du vent est faible bien que sa vitesse puisse atteindre plus de 230 km/h. Néanmoins sa puissance est trop faible pour causer des gros dégâts, ils peuvent tout de même obstruer les panneaux solaires et diminuer leur rentabilité.
La mécanique céleste fait varier la distance entre la Terre et Mars, ceci implique donc une contrainte de temps de communication. Insignifiante sur la Lune (environ 1 seconde) elle serait entre 3 des 20 minutes sur Mars (pour l’aller donc le double pour le retour sans compter le temps pour comprendre et répondre à la question) et compliquerait sérieusement la tâche des astronautes sur place qui ne pourrait pas demander quoi faire en cas d’incidents majeurs sans être confrontés à un angoissant silence radio.
Périodiquement tous les 26 mois les deux planètes sont donc situées à seulement 56 millions de km ce qui facilite le voyage comme les communications. A ce moment la durée du voyage serait comprise entre 80 et 120 jours. Le vaisseau serait propulsé à une vitesse de 100 000 km/h grâce à des moteurs spéciaux pour le vide spatial, mais comment fonctionne ces moteurs ?
Pourquoi partir ?
Vers les destinations les plus proches, c’est-à-dire la Lune, Mars ou les astéroïdes dit « géo-croiseurs » passant près de la Terre, les machines défrichent actuellement le terrain. Elles partent en éclaireurs, précédant l’Homme, pour trouver le meilleur endroit ou l’envoyer en mission plus tard et aussi pour identifier les risques. Lorsque les humains seront prêts pour le voyage, elles l’accompagneront pour les taches trop difficiles, trop dangereuses ou trop répétitives. La question la plus souvent posée aux astronautes, « C’est comment l’espace ? », montre qu’aucune image envoyée par un robot ne peut remplacer le vécu personnel, et qu’à défaut de le vivre soi-même, un « semblable » venant témoigner de ses propres réflexions, sensations et émotions sera le plus écouté. Finalement, la raison ultime de l’exploration spatiale tient surtout au fait qu’elle inspire et qu’elle alimente le rêve. Ce rêve n’a pas de prix, car il est porteur d’espoir et de vision optimiste du futur.
Malheureusement, peu de projets ont aujourd’hui un financement nécessaire pour établir une mission sérieuse, ou alors subissent fortement les changements de cap imposés lorsqu’un groupe au pouvoir laisse sa place à un autre. La NASA en est l’exemple parfait, le vol habité vers la Lune était redevenu une priorité sous Georges W. Bush, puis lors de la prise de pouvoir d’Obama l’accent avait été mis sur une mission à destination d’un astéroïde. Et depuis peu, le président des Etats-Unis Donald Trump à annoncer vouloir marcher sur la Lune à nouveau et le plus vite possible. Dans tous ces chamboulements, la NASA perd de vue l’objectif de Mars et le budget alloué à Boeing et ses associés sur le SLS subit lui aussi des hauts et des bas. Le fameux SLS, pourtant développé depuis plus de 20 ans, n’est donc pas prêt de propulser la NASA en orbite lunaire ou vers Mars à l’horizon 2035. De plus, en espérant qu’il soit livré avant la fin de la décennie, la NASA a prévu un retour sur l’orbite lunaire, sur le sol lunaire puis en orbite vers Mars. Des petits pas qui préparent le saut immense vers la surface Martienne.
Une des fusées SLS de la NASA
Nous allons donc nous pencher sur SpaceX et son fondateur qui sont les acteurs paraissant les plus proches de poser le pied sur la planète rouge. L’entreprise d’Elon Musk ne subit aucun changement de cap comme la NASA et la volonté et la pugnacité de son PDG la font avancer à une allure folle vers leur objectif final tout aussi fou : l’établissement d’une colonie auto-suffisante d’un million de personnes sur le sol de la planète rouge. Lors du Congrès International de l’Astronomie en 2016 au Mexique, Elon Musk présente donc son projet au grand public en annonçant deux futurs alternatifs pour l’Humanité.
L’un est celui de rester sur la Terre et d’y concentrer toute l’espèce humaine et d’encourir le risque d’une extinction massive comme les 5 survenues par le passé sur la planète.
L’autre est celui prôné par Elon Musk : « making human a multiplanetary species ». Autrement dit faire de l’Humanité une espèce multi-planétaire. Ainsi l’espèce humaine ne pourrait s’éteindre suite à un seul évènement. Mais un tel projet ne peut pas être mu par une simple volonté de sauvegarde de l’espèce humaine, et en bon industriel Elon Musk espère tirer des profits de la conquête de Mars. Notamment comme base avancée pour l’exploitation minière de la ceinture d’astéroides.
Au-delà du rêve, la présence de l’Homme sur Mars permettra aussi de nouvelles découvertes qui surpasseront celles des sondes et véhicules automatiques. Le voyage vers Mars fera progresser de nombreuses technologies : production d’énergie, recyclage, robotique, télétransmission... Il permettra aussi d’améliorer nos connaissances sur origines de la vie et d’obtenir enfin une réponse claire au sujet de la vie sur Mars…
Mais pourquoi s’intéresser à Mars ? Notre système est composé de huit planètes dont 4 sont telluriques et 4 autres massives gazeuses. Dans l’ordre Mercure, Venus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Ce à quoi il nous faut ajouter de nombreux satellites naturels comme notre Lune, ou les lunes jupitériennes et saturniennes tels que Europe pour Jupiter et Encelade et Titan pour Saturne. Autant de destinations possibles, mais quelles sont celles qui peuvent abriter la vie ?
Nous cherchons parmi ces astres ceux qui pourrait potentiellement abriter la vie ou être terraformables, c'est-à-dire transformables par l’être humain pour pouvoir accueillir la Vie. Donc des planètes présentes dans la zone d’habitabilité du Soleil. Les planètes gazeuses sont donc éliminées de même que Mercure, trop proche du Soleil, et Venus par son atmosphère acide à haute pression invivable. Il ne nous reste donc que Mars et les lunes du système solaire. Cependant celles-ci sont trop éloignées et difficiles d’accès pour le moment.
De plus Mars présente de nombreuses caractéristiques propres à elle-même très favorables pour la colonisation, sa proximité qui varie entre 56 millions et 400 millions de kilomètre, elle est le second astre le plus proche de la Terre. Sa distance autorise aussi un ensoleillement décent qui permettrait de faire fonctionner des panneaux solaires. Le jour sur Mars, c'est-à-dire la période de rotation sidérale de Mars, est de 24h37min ce qui faciliterait l’acclimatation d’organismes habitués à la vie sur Terre et son cycle jour-nuit de 24H.
Bref, s’il est une étape incontournable sur le chemin de la conquête spatiale, c’est elle, et bien elle et depuis très longtemps. Wherner von Braun planchait déjà sur un projet de conquête de Mars dès 1952 avant même que le président Kennedy ait promis de décrocher la Lune.
Astronaute du programme Apollo sur la Lune (NASA)
Préparée par l’exploration robotique depuis plus de quarante ans et par l’expérience technologique et humaine acquise grâce à l’ISS, le voyage vers Mars, véritable « second bond de géant pour l’Humanité » devrait se concrétiser à partir des années 2030. Si cet objectif recueille un consensus croissant dans la communauté spatiale, le scénario de la mission vers la planète rouge est loin d’être figé. De plus s’il l’Homme parvient à accomplir la prouesse de poser le pied sur Mars il s’apercevra aussitôt qu’il n’est pas dans son élément : air irrespirable, tempêtes de poussières, rayonnements cosmiques, températures glaciales…
Et pourtant nous sommes presque certains aujourd’hui Mars a accueilli de grande quantité d’eau liquide très tôt dans son histoire. La planète rouge a un temps été une planète bleue, mais les mers et océans d’eau liquide ont laissé place aux étendues désertiques que nous connaissons. Mais quel cataclysme a pu rendre aride la quatrième planète du Système Solaire ? Contrairement à beaucoup d’astres du Système Solaire, Mars a fait l’objet de nombreuses études et nous disposons d’une échelle géologique des temps très complète.
En 2013, la NASA lance la mission Maven dans le but de répondre à la question de la disparition de l’eau sur Mars et c’est en grande partie les données récoltées lors de cette mission qui vont nous aider à répondre. Mars s’est formé comme la Terre il y a environ 4,5 milliards d’années mais sa petite taille et sa masse inférieure à notre planète lui a permis de se solidifier plus vite, et près de 200 millions d’années après sa solidification la température chute et permet à l’atmosphère martienne d’accueillir de l’eau sous forme condensée. L’atmosphère martienne est alors 100 fois plus dense qu’aujourd’hui et les premières pluies inonde le sol martien. Puis pendant 600 millions d’années l’atmosphère martienne subit de grave changement, en premier lieu le grand bombardement tardif fait subir de violents impacts qui vont souffler l’atmosphère et détériorer les conditions de maintien de l’eau liquide sur la planète rouge. Heureusement l’activité volcanique permet de reconstituer l’atmosphère par émission de CO2, son atmosphère devient chaude et humide, de nombreuses mers recouvrent la planète.
Satellite MAVEN en orbite autour de Mars
C’est entre 4 et 3,8 milliards d’années avant notre ère que Mars ressemble le plus à sa grande sœur, la Terre. Mais durant cette période, propice à l’apparition de la Vie, le noyau de Mars refroidit du fait de sa petite masse, car comme toutes les planètes Mars possède un noyau de métal fondu en perpétuel mouvement qui produit le champ magnétique la protégeant des dangereuses particules émises par le soleil, de ce fait son bouclier magnétique s’éteint rapidement de même que son activité volcanique qui décline. Le vent solaire se charge alors de l’atmosphère martienne qui est petit à petit soufflée et entraine une baisse drastique de la température, on estime que chaque année l’atmosphère martienne perd une tonne de gaz particulièrement au niveau des pôles. Il y a 3,5 milliards d’années, la planète rouge ne présente presque plus d’eau liquide. Néanmoins les données récoltées prouvent que l’eau liquide a pu demeurer à l’échelle locale et de manière épisodique, quant à ce qui est de l’eau sous sa forme solide nous sommes surs qu’elle est présente au niveau des pôles et peut-être de l’équateur...
Aujourd’hui Mars est donc froide. Sa température de surface est comprise entre -130°C à 27°C avec une moyenne de -63°C. Il faudrait donc la réchauffer pour rendre l’eau liquide et ainsi permettre de la terraformer, car l’agriculture est actuellement impossible sur Mars du fait de la stérilité du sol, du manque d’eau et d’air et des conditions dramatiques qui y règnent.
La gravité martienne est d’un tiers celle de la Terre ce qui impliquerait de nombreuses complications physiques et biologiques à de nombreux êtres vivants.
La pression atmosphérique est 160 fois moindre sur Mars que sur Terre, en effet elle varie entre 30 Pa (0,03 kPa) et 1 155 Pa (1,155 kPa) sachant que la sur Terre elle est d’environ 100 000 Pascal (100kPa). Quant à l’atmosphère elle est composée à 95% de CO2, à 2,7% de diazote, d’1,6% d’argon et de 0,2% de dioxygène. On comprend alors que l’atmosphère martienne est irrespirable pour l’Homme car nous avons besoin d’une beaucoup plus grande quantité de dioxygène, en effet sur Terre, l’atmosphère est composée à 20% de dioxygène. La haute atmosphère martienne n’est d’ailleurs pas figée, il existe des précipitations de type virga lorsque de la neige tombe sans atteindre le sol.