Les scientifiques de l'EPFL ont défini les étapes nécessaires pour construire une base de recherche autonome sur Mars qui serait habitable à long terme. Leurs travaux peuvent aider les chercheurs à établir des priorités pour les programmes spatiaux explorant Mars ainsi que le système solaire dans son ensemble.

S'il y avait jamais eu de la vie sur Mars, ses traces sont plus susceptibles d'être trouvées aux pôles de la planète. Ou plus précisément, dans ses gisements en couches polaires, qui sont des couches de glace et de poussière qui se sont accumulées pendant des milliers d'années. Donc, selon une équipe de scientifiques de l'EPFL, les pôles seraient le lieu le plus logique pour mettre en place une base de recherche et, potentiellement, colonies. Cette équipe a élaboré une stratégie étape par étape ainsi que la technologie requise pour construire une base de recherche sur Mars qui serait autonome et qui pourrait accueillir une présence humaine à long terme. Les résultats de leurs travaux seront bientôt publiés dans Acta Astronautica et est présenté aujourd'hui aux Entretiens Internationaux du Tourisme du Futur à Vixouze, La France.

"Les pôles peuvent poser plus de défis au début, mais ils sont le meilleur emplacement pour le long terme car ils abritent des ressources naturelles que nous pourrons peut-être utiliser, " dit Anne-Marlene Rüede, auteur principal de l'étude et étudiant en mineure en technologie spatiale au Centre d'ingénierie spatiale de l'EPFL (eSpace). Et même si les scientifiques pensent bien à l'avenir - des colonies qui se développeraient sur plusieurs générations - ils sont quand même entrés dans les moindres détails dans leur conception. « Nous voulions développer une stratégie basée sur des technologies sélectionnées en conséquence et esquisser un scénario de test pour que dans 20 ans, les astronautes pourront effectuer ce genre de mission spatiale, " Elle ajoute.

D'abord la base, puis l'équipage

La stratégie des scientifiques de l'EPFL consiste à envoyer un équipage de six personnes au pôle nord de Mars pendant l'été polaire, pour profiter des 288 jours de lumière continue, puis les ramener en toute sécurité sur Terre. Le premier élément nouveau de leur stratégie est qu'elle se déroulerait en deux phases. D'abord, des robots seraient envoyés pour construire un espace de vie minimal pour l'équipage et tester les ressources naturelles disponibles sur place. Ensuite, l'équipage serait amené. Cette approche minimiserait la charge utile que les navettes spatiales auraient à transporter et rendrait la mission aussi sûre que possible pour les membres d'équipage. Cependant, les ingénieurs doivent encore développer des fusées capables de gérer 110 tonnes d'équipement.

Pour que la base de recherche puisse maintenir une présence humaine pendant neuf mois - et éventuellement encore plus - le plan est d'utiliser au maximum les ressources naturelles trouvées sur Mars, d'abord et avant tout de l'eau. La découverte de la glace aux pôles signifie que la base pourrait théoriquement produire de l'eau, l'oxygène et l'azote – composés essentiels à la vie humaine. D'autres produits chimiques dans l'air de Mars (en particulier le CO2) et le sol (comme le silicium, fer à repasser, l'aluminium et le soufre) pourraient potentiellement être utilisés pour fabriquer des matériaux tels que des briques, verre et plastique, ou même des carburants comme l'hydrogène et le méthanol. Tout cela rendrait la base de recherche autonome sur le long terme.

Mais au départ, des ressources vitales comme la nourriture et l'énergie devront être transportées de la Terre. Il peut s'agir d'aliments lyophilisés, un réacteur au thorium et des batteries.

Un igloo de trois mètres d'épaisseur

La base de recherche comprendrait trois modules :un noyau central, capsules et un dôme. Le noyau central mesurerait 12,5 mètres de haut et cinq mètres de diamètre, et abriterait l'espace de vie minimal ainsi que tout ce dont l'équipage avait besoin pour vivre. Les trois capsules seraient construites autour de l'espace de vie minimal et serviraient de sas entre cet espace et l'extérieur. Des robots installeraient ces structures lors de la première phase de la mission. Le dôme couvrirait toute la base et serait fait de fibre de polyéthylène recouverte d'une couche de glace de trois mètres d'épaisseur - créant une sorte d'igloo. Le dôme représenterait également un espace de vie supplémentaire, fournir une deuxième barrière pour protéger l'équipage contre les rayonnements et les micrométéoroïdes, et aide à maintenir la pression constante à l'intérieur de la base.

Une autre innovation dans le plan des scientifiques est de créer un système de grue qui orbiterait autour de Mars et serait lancé lors de la deuxième mission. Ce système servirait de point de transfert entre les navettes spatiales venant de la Terre et la base de recherche sur Mars. Une grue spéciale conçue par les scientifiques déchargerait l'équipement des navettes spatiales sur la surface de Mars. « Le véhicule grue pourrait être réutilisé plusieurs fois et serait propulsé par du carburant produit sur Mars. Cela réduirait la charge utile que les navettes spatiales auraient à transporter jusqu'à la base de recherche, " dit Claudio Leonardi, un autre scientifique impliqué dans l'étude. « Le système d'amarrage du véhicule serait similaire à celui utilisé sur la Station spatiale internationale :une fois la navette amarrée, le véhicule déchargerait la cargaison et l'équipage et les déposerait sur Mars. » Ce qui rend la conception de leur véhicule unique, c'est que les moteurs sont situés au-dessus du centre de gravité du véhicule et que le véhicule peut être utilisé pour six missions. Le carburant pour l'ascension se ferait in situ et que pour la descente viendrait de la Terre.

« Nous aurions besoin de mener une mission initiale pour tout essayer pour la première fois. Et mieux cette mission initiale est pensée, plus vite nous pourrons faire avancer les choses et passer à la colonisation, " dit Anne-Marlene Rüede. En réalité, les scientifiques n'ont pas pris position sur la perspective de coloniser Mars. Mais l'un des principaux avantages de cette recherche est que les systèmes qu'elle envisage pourraient être utilisés pour des missions robotiques en général, si martien, lunaire, terrestre ou autre.