La dernière fois que l’homme a posé le pied sur la Lune, c’était il y a près de 40 ans, et des plans sont en cours pour une sorte de tournée de retrouvailles. Une grande partie de cet objectif consistera à s'implanter sur la Lune et à utiliser ces efforts pour préparer des expéditions robotisées et habitées vers Mars. . Le simple retour à la surface de la Lune (prévu au plus tard en 2020) est une entreprise de grande envergure; mais la planification et l'ingéniosité nécessaires pour envoyer des humains sur une autre planète sont -- pour le dire simplement -- astronomiques.
Pour tenter un tel exploit, les scientifiques et les ingénieurs doivent résoudre des centaines de questions et de problèmes. Les chercheurs formulent des réponses sur la surface de Mars sur la base des observations faites par leurs satellites en orbite et leurs robots mobiles.
Faisons un petit rappel sur la planète rouge. Mars est la quatrième planète après le Soleil et a à peu près le même âge que la Terre, soit environ 4,6 milliards d'années. Mars a un rayon d’environ 2 107 milles (3 390 kilomètres), soit environ la moitié de la taille de notre planète. Dans l'ensemble, il fait beaucoup plus frais (même si les étés peuvent être plus chauds). Ne pensez pas encore à courir sur la surface de Mars sans votre combinaison spatiale. Si la basse pression de l’atmosphère ne vous tue pas, le dioxyde de carbone qui en constitue 95 % le fera. L'atmosphère martienne ne contient que 0,13 pour cent d'oxygène, contre 21 pour cent sur Terre. Mars ne dispose pas d'un champ magnétique puissant, bien que les scientifiques soupçonnent qu'un champ magnétique plus puissant (un sous-produit d'un noyau chaud et enflammé) a existé à une époque. De grandes tempêtes de poussière se produisent fréquemment sur Mars, et deux petites lunes nommées Phobos et Deimos orbitent autour de la planète [source :NASA].
Alors, qu’ont en commun les gymnastes et les astronautes en route vers Mars ? En plus de porter des uniformes originaux, tous deux doivent tenir leurs atterrissages pour réussir. Cet article se concentrera spécifiquement sur un aspect d’une mission habitée sur Mars :l’atterrissage. Découvrons quelques-uns des défis que les chercheurs doivent surmonter pour arriver en toute sécurité sur Mars.
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Les défis liés à un atterrissage sur Mars sont nombreux, même si les chercheurs planifient et travaillent dur pour déterminer exactement comment nous y parviendrons. En supposant que les gens puissent arriver à proximité de Mars, il y a quelques éléments à prendre en compte lors de l’atterrissage. Les scientifiques et les ingénieurs réfléchissent déjà à différents processus et idées de conception. Des considérations sont portées à la forme du véhicule, au type de carburant qu'il utilisera, à l'emplacement de ses moteurs et à la taille de sa charge utile. Une autre question est de savoir si les manœuvres propulsives, effectuées sous la forme de courtes brûlures du propulseur, seront accompagnées de parachutes lors de l'atterrissage. Il y a aussi la question de savoir comment accueillir au mieux les astronautes lors des missions interplanétaires... et la liste est longue.
L’un des principaux problèmes liés à l’atterrissage d’humains sur Mars est de savoir comment ralentir pour que le véhicule qui atterrit ne s’écrase pas sur le sol. Le problème est la mince atmosphère de Mars. Ce problème n'affecte pas les atterrissages des rovers sur Mars car ces machines sont légères. Si les humains atterrissent sur Mars, ils devront apporter pas mal de bagages et, sans atmosphère dense pour assurer la friction , il sera très difficile de ralentir cette charge utile plus lourde.
La façon dont la friction contribue à ralentir les objets en mouvement peut être constatée dans votre vie quotidienne. Par exemple, pensez à un moment où vous avez vu un conducteur freiner brusquement pour s’arrêter rapidement. De plus, les avions, tout comme les vaisseaux spatiaux, utilisent la friction de l'air pour réduire leur vitesse et atterrir en toute sécurité.
La situation de l'atterrissage est encore compliquée par d'autres facteurs affectant la densité de l'atmosphère de Mars. La saison, la météo, la latitude et même l'heure de la journée peuvent modifier la densité de l'atmosphère. Par exemple, près de 8 millions de tonnes de dioxyde de carbone quittent et rentrent dans l’atmosphère de Mars de façon saisonnière. C'est comparable à neuf pouces (23 centimètres) de neige carbonique (dioxyde de carbone solide) [source :Encyclopaedia Brittanica]. Les chercheurs travaillent sur la modélisation des changements atmosphériques de Mars afin que les astronautes puissent atterrir dans une zone suffisamment dense tout en offrant une visibilité suffisante. Les planificateurs se demandent si le vaisseau spatial qui arrive devrait immédiatement remonter à la surface (peut-être plus facile d'un point de vue opérationnel) ou se garer en orbite avant d'atterrir. Le stationnement en orbite donne aux astronautes plus de flexibilité en cas de tempête de poussière, comme lorsque des avions tournent autour de l'aéroport par mauvais temps.
Maintenant que nous avons examiné certains des défis auxquels sont confrontés les planificateurs de mission, examinons certaines des solutions possibles proposées à la page suivante.
Atterrir sur Mars ne sera pas une promenade de santé, mais cela pourrait aussi ne pas être aussi délicat qu’on le pensait au premier abord. Bien que les idées soient encore en cours d'élaboration, voici quelques détails sur ce que pourrait impliquer un éventuel plan de mission vers Mars.
Les planificateurs doivent décider si l'atterrissage doit se faire par étapes, en envoyant les charges utiles séparément ou en une seule fois. L'atterrissage d'une grande masse pourrait probablement être réalisé, mais les astronautes pourraient être limités à atterrir sur des parties de la planète à faible altitude, et ils pourraient ne pouvoir transporter qu'une petite quantité de fournitures pour une courte visite de portée limitée.
Une idée avancée par l'expert en aérospatiale Robert Zubrin dans son livre "The Case for Mars" consiste à envoyer un vaisseau spatial transportant du fret avant le vaisseau spatial d'habitat qui contient l'équipage humain. Ce véhicule cargo pourrait fournir suffisamment de ravitaillement pour augmenter la durée du séjour des astronautes et être déjà ravitaillé et prêt pour le voyage de retour (discuté ci-dessous). Les astronautes peuvent quitter le vaisseau spatial dans lequel ils sont arrivés à l'origine, afin de commencer le développement d'une infrastructure sur Mars.
La clé du plan de Zubrin est que le carburant nécessaire au voyage de retour soit fabriqué sur Mars. L'atmosphère de Mars (contrairement à celle de la Lune) contient une abondance de dioxyde de carbone qui pourrait être utile aux futurs astronautes. Par exemple, en mélangeant environ six tonnes d'hydrogène (un surplus d'hydrogène pourrait être embarqué pour cette raison) avec du dioxyde de carbone, un processeur chimique pourrait créer suffisamment de méthane et d'oxygène pour propulser le véhicule pendant le décollage et le retour vers la Terre. À partir de ces mêmes éléments de base, le processeur pourrait également générer l'oxygène, l'eau et le carburant dont nos astronautes auraient besoin pendant un séjour prolongé sur Mars, ainsi que lors du vol de retour, économisant ainsi de l'espace de chargement à l'aller.
Les planificateurs étudient également la possibilité de laisser une partie du vaisseau spatial en orbite ou de tout ramener à la surface. Mais savoir que le vaisseau spatial (ce qui reste de l'original décollé de la Terre) est capable d'atterrir sur Mars est un facteur important dans la conception du plan de mission. Cette partie restante est parfois appelée le véhicule de retour sur Terre. (VRE ), et c'est ce que les astronautes utiliseraient pour éventuellement revenir sur Terre. Être capable de faire atterrir l'ensemble de l'ERV – par opposition à un simple atterrisseur – pourrait permettre des visites plus longues et éviter les complications liées aux manœuvres orbitales complexes [source :Zubrin]. Mais ce type de décisions techniques fait toujours l'objet de débats.
Il semble que nous soyons prêts à descendre à la surface, alors regardons de plus près ce dans quoi nous nous trouvons. Actuellement, un vaisseau spatial se dirigeant vers Mars devrait ressembler à l'ancien programme Apollo – dans le sens du nouveau. Programme Constellation, qui devrait ramener les humains sur la Lune.
L’ERV (ou toute autre partie du vaisseau spatial qui atterrira) finira probablement par ressembler un peu à une boule de gomme. Un grand aéroshell en forme de plat (ou bouclier thermique ) contribuera à augmenter la quantité de friction créée lorsque l'engin pénètre dans l'atmosphère, le ralentissant ainsi [source :Zubrin].
Un scénario probable est qu’après que l’engin ait effectué un premier passage dans l’atmosphère pour réduire sa vitesse, il revienne à une position orbitale. Au moment choisi, l'aéroshell est à nouveau utilisé - éventuellement avec un parachute - pour effectuer le dernier passage à travers l'atmosphère en direction de la surface de Mars. De petits propulseurs peuvent ensuite être tirés pour assurer un atterrissage en douceur. Pour en savoir plus sur les manœuvres d'atterrissage, lisez Comment fonctionnent les navettes spatiales.
Maintenant que nous avons examiné certains des aspects inconnus entourant un atterrissage sur Mars, discutons des autres questions concernant la mission.
Les missions habitées sont encore loin, car de nombreux détails de l'atterrissage sur Mars doivent être réglés. Le plan américain est de retourner sur la Lune d’ici 2020 et d’y construire une base permanente. Les estimations sur le moment où nous franchirons cette prochaine étape et notre voyage vers Mars sont provisoires. Selon le Centre spatial national britannique, l'objectif est de mener un effort de coopération internationale pour lancer des astronautes sur Mars d'ici 2030.
Le prix à payer pour envoyer des humains sur Mars variera considérablement en fonction de la conception finale du vaisseau spatial et du plan de mission. L'utilisation d'une technologie similaire à celle déjà développée permet de maintenir les coûts plus gérables. Par exemple, les fusées Constellation sont basées sur les Saturn V et utilisent certains éléments de conception du programme de la navette spatiale. Un autre moyen d'économiser de l'argent qui pourrait être utilisé consiste à utiliser l'atmosphère martienne pour générer du carburant, de l'oxygène et de l'eau (comme nous l'avons lu à la page précédente).
Il est possible que des voyages préliminaires envoient des personnes sur l'orbite de Mars sans réellement se poser à la surface, bien que de nombreux acteurs du domaine soutiennent qu'il est inutile d'explorer si vous ne souhaitez pas vous rapprocher de la surface de la planète. . C'est comme conduire jusqu'à la plage et passer tout l'après-midi à regarder l'océan depuis votre voiture. Cela pourrait cependant aider à résoudre certains problèmes liés aux voyages spatiaux longue distance et permettre aux explorateurs de recevoir des rapports en temps réel des robots à la surface de la planète, sans le risque et le coût d'un atterrissage. Des véhicules robotiques capables de revenir de Mars avec des échantillons sont également en préparation.
Hélas, une fois que la poussière s'est retombée autour du vaisseau spatial atterri et que les astronautes peuvent faire ces premiers pas incroyables sur la surface de Mars, ils ouvrent également une toute nouvelle boîte de Pandore que les scientifiques devront résoudre - principalement, comment les astronautes survivront-ils aux conditions difficiles et sans compromis. Climat martien, et comment passeront-ils leur temps pendant leur séjour ? Nous garderons ces questions pour un autre jour.
Pour plus d’informations sur Mars et l’avenir de l’exploration spatiale, visitez les liens sur la page suivante.
Prévenir la contaminationUne autre considération liée à l’atterrissage sur Mars est la possibilité d’une contamination croisée entre cette planète et la Terre. Le Bureau des Nations Unies pour les affaires spatiales (UNOOSA) a un traité à cet effet, qui a été ratifié par 98 pays et 27 autres pays l'ont signé. Le traité stipule que les nations devraient, autant que possible, éviter de contaminer la Terre avec des matières extraterrestres, surtout si une telle contamination risque de causer des dommages durables ou de modifier les conditions sur Terre. Nous devons répondre à ce sentiment par notre propre impact sur les autres corps célestes. Les critiques argumentent dans les deux sens :certains disent que la contamination croisée pourrait être nocive; d’autres disent que la possibilité que la vie martienne puisse causer des problèmes sur Terre n’est absolument pas un problème. Un argument plus modéré est que, bien que hautement improbable, il existe une chance que les microbes martiens aient un impact néfaste sur Terre, en rivalisant avec les organismes existants par exemple.
Cela me rend triste que depuis que j'ai écrit cet article, le programme de navette ait pris fin et que le programme Constellation ait été annulé. L'exploration spatiale publique et privée est un domaine en constante évolution impliquant divers acteurs internationaux, mais j'espère que d'autres prendront le relais et nous ramèneront sur la Lune et sur Mars.
J'ai adoré écrire cet article, et lire en particulier le livre de Robert Zubrin. De nombreuses personnes ont proposé des moyens de mener des missions interplanétaires habitées, mais la stratégie de Zubrin m'a semblé la plus élégante et la plus pratique. Son plan consiste à utiliser les ressources de la planète rouge pour alimenter une séquence de missions habitées et non habitées afin de construire une infrastructure qui nous permettrait de véritablement explorer notre voisin céleste, tout en créant en même temps une redondance en cas de dysfonctionnement d'un équipement ou d'un vaisseau spatial. .
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