Il y a beaucoup de choses que l'humanité doit surmonter avant de lancer un voyage de retour vers Mars.

Les deux acteurs majeurs sont la NASA et SpaceX, qui travaillent en étroite collaboration sur des missions vers la Station spatiale internationale, mais ont des idées concurrentes sur ce à quoi ressemblerait une mission en équipage sur Mars.

Questions de taille

Le plus gros défi (ou contrainte) est la masse de la charge utile (engin spatial, personnes, carburant, fournitures, etc.) nécessaires pour effectuer le voyage.

On parle toujours de lancer quelque chose dans l'espace comme de lancer son poids d'or.

La masse de la charge utile n'est généralement qu'un petit pourcentage de la masse totale du lanceur.

Par exemple, la fusée Saturn V qui a lancé Apollo 11 vers la Lune pesait 3, 000 tonnes.

Mais il ne pouvait lancer que 140 tonnes (5% de sa masse initiale de lancement) en orbite terrestre basse, et 50 tonnes (moins de 2% de sa masse initiale de lancement) vers la Lune.

La masse limite la taille d'un vaisseau spatial martien et ce qu'il peut faire dans l'espace. Chaque manœuvre coûte du carburant pour tirer des moteurs de fusée, et ce carburant doit actuellement être transporté dans l'espace sur le vaisseau spatial.

Le plan de SpaceX est que son véhicule Starship avec équipage soit ravitaillé dans l'espace par un pétrolier lancé séparément. Cela signifie que beaucoup plus de carburant peut être transporté en orbite que ce qui pourrait être transporté sur un seul lancement.

Le temps compte

Un autre défi, intimement lié au carburant, est le temps.

Les missions qui envoient des engins spatiaux sans équipage vers les planètes extérieures parcourent souvent des trajectoires complexes autour du Soleil. Ils utilisent ce qu'on appelle des manœuvres d'assistance gravitationnelle pour lancer efficacement une fronde autour de différentes planètes afin de gagner suffisamment d'élan pour atteindre leur cible.

Cela permet d'économiser beaucoup de carburant, mais peuvent entraîner des missions qui prennent des années pour atteindre leurs destinations. C'est clairement quelque chose que les humains ne voudraient pas faire.

La Terre et Mars ont des orbites (presque) circulaires et une manœuvre connue sous le nom de transfert Hohmann est le moyen le plus économe en carburant de voyager entre deux planètes. Essentiellement, sans trop rentrer dans les détails, c'est là qu'un vaisseau spatial fait une seule brûlure dans une orbite de transfert elliptique d'une planète à l'autre.

Un transfert Hohmann entre la Terre et Mars prend environ 259 jours (entre huit et neuf mois) et n'est possible qu'environ tous les deux ans en raison des différentes orbites autour du Soleil de la Terre et de Mars.

Un vaisseau spatial pourrait atteindre Mars en moins de temps (SpaceX revendique six mois) mais, vous l'aurez deviné, cela coûterait plus de carburant pour le faire de cette façon.

Atterrissage en toute sécurité

Supposons que notre vaisseau spatial et son équipage arrivent sur Mars. Le prochain défi est l'atterrissage.

Un vaisseau spatial entrant sur Terre est capable d'utiliser la traînée générée par l'interaction avec l'atmosphère pour ralentir. Cela permet à l'engin d'atterrir en toute sécurité sur la surface de la Terre (à condition qu'il puisse survivre à l'échauffement associé).

Mais l'atmosphère sur Mars est environ 100 fois plus fine que celle de la Terre. Cela signifie moins de potentiel de traînée, il n'est donc pas possible d'atterrir en toute sécurité sans une aide quelconque.

Certaines missions ont atterri sur des airbags (comme la mission Pathfider de la NASA) tandis que d'autres ont utilisé des propulseurs (mission Phoenix de la NASA). Le dernier, encore une fois, nécessite plus de carburant.

Vie sur Mars

Un jour martien dure 24 heures et 37 minutes mais les similitudes avec la Terre s'arrêtent là.

La mince atmosphère de Mars signifie qu'elle ne peut pas retenir la chaleur aussi bien que la Terre, la vie sur Mars est donc caractérisée par de grands extrêmes de température pendant le cycle jour/nuit.

Mars a une température maximale de 30℃, ce qui semble assez agréable, mais sa température minimale est de -140℃, et sa température moyenne est de -63℃. La température hivernale moyenne au pôle Sud de la Terre est d'environ -49℃.

Nous devons donc être très sélectifs quant à l'endroit où nous choisissons de vivre sur Mars et à la façon dont nous gérons la température pendant la nuit.

La gravité sur Mars est de 38% de celle de la Terre (donc vous vous sentiriez plus léger) mais l'air est principalement du dioxyde de carbone (CO₂) avec plusieurs pour cent d'azote, donc c'est totalement irrespirable. Nous aurions besoin de construire un endroit climatisé juste pour y vivre.

SpaceX prévoit de lancer plusieurs vols cargo comprenant des infrastructures critiques telles que des serres, des panneaux solaires et, vous l'aurez deviné, une installation de production de carburant pour les missions de retour sur Terre.

La vie sur Mars serait possible et plusieurs essais de simulation ont déjà été effectués sur Terre pour voir comment les gens feraient face à une telle existence.

Retour sur Terre

Le dernier défi est le voyage de retour et le retour en toute sécurité des gens sur Terre.

Apollo 11 est entré dans l'atmosphère terrestre vers 40, 000km/h, qui est juste en dessous de la vitesse requise pour s'échapper de l'orbite terrestre.

Les engins spatiaux revenant de Mars auront des vitesses de rentrée de 47, 000km/h à 54, 000km/h, en fonction de l'orbite qu'ils utilisent pour arriver sur Terre.

Ils pourraient ralentir en orbite basse autour de la Terre jusqu'à environ 28, 800 km/h avant d'entrer dans notre atmosphère mais, vous l'aurez deviné, ils auraient besoin de carburant supplémentaire pour le faire.

S'ils se contentent de foncer dans l'atmosphère, il fera toute la décélération pour eux. Nous devons juste nous assurer de ne pas tuer les astronautes avec les forces G ou de les brûler à cause d'un excès de chaleur.

Ce ne sont là que quelques-uns des défis auxquels est confrontée une mission sur Mars et toutes les briques technologiques pour y parvenir sont là. Nous avons juste besoin de passer du temps et de l'argent et de tout rassembler.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.