Partie 3, Marcher sur Mars ?

Les contraintes physiques et materielles

(Cliquez sur les images pour afficher la légende)

 

Aller sur Mars aujourd’hui comporte de nombreuses contraintes que nous allons détailler ici.

Il y a tout d’abord en premier lieu la fenêtre de lancement, en effet pour faire décoller une fusée vers Mars il faut que la trajectoire  soit la plus courte possible afin d’économiser le carburant. Avec la rotation des planètes autour du soleil, les planètes Terre et Mars s’éloignent et se rapprochent au fil du temps. Ces deux planètes peuvent êtres distancées de 56 millions de km ou de 400 millions de km suivant la période. Cette distance qui varie est expliquée par le fait que les orbites de Mars et de la Terre sont élliptiques, la distance Terre-Mars est  minimale lorsque la Terre, Mars et le Soleil sont alignés (cette distance est appelée périhélie) et la distance maximale est quant à elle appelée aphélie . La durée séparant 2 fenêtres de lancement est de 26 mois et 50 jours, la prochaine fenêtre de tir favorable à un lancement sur Mars est en 2013. Si l’on respecte une fenêtre de tir favorable à une distance plus courte le moteur des fusées actuelles ne serait pas assez puissant et l’emport en carburant actuel sur une fusée est encore trop important pour pouvoir permettre un aller-retour de la Terre vers Mars.

 

OppositionTerre Mars

 

 

Pour permettre aux astronautes de « vivre » sur Mars il faudrait un emport en matériel de 200t ce qu’aucun lanceur actuel ne peut porter. Les moteurs actuels ne peuvent atteindre une vitesse supérieure à 12000km/h ce qui reviendrait à effectuer le voyage sur Mars en 6 mois. C’est pourquoi de nombreux moteurs sont encore à l’étude comme le moteur nucléaire ou le moteur à plasma. Le moteur nucléaire NERVA a été testé par les américains mais aucune fusée avec ce moteur n’a encore volé. Ce moteur fonctionne mais est encore trop lourd pour pouvoir être embarqué sur une fusée et il n’est pas encore fiable. Le moteur à plasma VASMIR a été créé par Chang Diaz en 1997 et testé en 2009 en chambre à vide. Il devrait aller sur la Station Spatiale Internationale en expérimentation vers 2013. Ce moteur, dont la NASA soutient le développement et possède un exemplaire, pourrait équiper les fusées de l’avenir car il permet de couvrir de longues distances. Le moteur VASMIR comporte 3 cellules magnétiques pour chauffer le plasma et produire de l’énergie. La première cellule contient de l’hydrogène qui est chauffé  par des micro-ondes. Excité par ces ondes, le seul électron de l’atome d’hydrogène se sépare du noyau et le gaz se transforme ainsi en plasma. La deuxième cellule amplifie le processus venant d’être décrit pour porter le plasma à la température souhaitée. La troisième cellule quant à elle évacue le fluide surchauffé. Pour faire fonctionner tout ce système un panneau de commande semblable à une boîte de vitesse permet de faire varier la température du plasma, et donc la poussée, et l’évacuation des particules par la tuyère.

 Actuellement, la NASA après avoir mené une campagne de test  en septembre 2010 sur ce moteur l’a déclaré crédible. Si une version finale et pouvant être portée sur une fusée de ce moteur existe un jour, l’homme se rapprochera de la planète Mars.

 

Schema du moteur Vasmir

Les contraintes biologiques

  Emmener l'homme sur Mars est tout d'abord un voyage très long qui peut présenter  des contraintes biologiques très importantes sur le corps humain comme le mal de l'espace, la fragilisation des os, l'atrophie musculaire tout cela à une action sur  le système cardio vasculaire, la diminution de globules rouges, l'affaiblissement du système immunitaire ansi que sur le système respiratoire.

Mal de l’espace (Space Motion Sickness): Les astronautes qui iraient sur Mars doivent tout d’abord prendre en compte qu’après environ un an sans gravité le corps souffre du « mal de l’espace ». Celui-ci se caractérise par l’absence de repères du corps humain durant les premières heures de vol ce qui est très désagréable pour réaliser certaines tâches. Ces symptômes ne touchent pas tous les astronautes, la tolérance d’un individu à ces conditions est très variable. 

Fragilisation des os : Sous l’absence de gravité, la colonne vertébrale grandit et certains sels minéraux et aussi le calcium quittent les os ce qui fragilisent ces derniers. En effet, le calcium présent dans l’urine de certains astronautes de la mission skylab avait considérablement augmenté ce qui peut conduire dans le plus grave des cas à un blocage de l’urètre. 

Atrophie musculaire : En cas de non utilisation de certains muscles (notamment ceux des jambes en cas d’absence de gravité) ceux-ci s’atrophient (leur taille diminue). Dans le cas d’un voyage sur Mars, les muscles des jambes ne sont pas sollicités étant donné qu’il y a absence de gravité durant le vol Si cela ne pose pas de problème durant le vol c’est lorsque l’on est sur Mars où rappelons-le il y a une certaine gravité mais moins importante que sur Terre (1/3 de la gravité terrestre) que les muscles des jambes doivent être sollicités. Pour remédier à cela il faudrait faire des exercices musculaires sollicitant les jambes fréquemment durant le vol. 

Actions sur le système cardio-vasculaire : Lors du voyage vers Mars étant donné qu’il y a une absence de gravitation dans le vaisseau, on peut constater un afflux sanguin important vers le haut du corps et notamment le cerveau. Ce qui peut poser des problèmes lors du retour sur Terre.

Diminution du nombre de globules rouges : En apesanteur, il y a une diminution du nombre de globules rouges qui est à remarquer (10 à 15% selon la durée de la mission). Cela peut provoquer un problème lors d’une hémorragie causée par une blessure. C’est pourquoi il est important d’avoir une réserve de poches de sang. 

Affaiblissement du système immunitaire : Lors du vol il y a également une diminution du nombre de globules blancs qui sont responsables de la défense de l’organisme. Cela peut provoquer un problème en cas d’infection.

Les tempêtes Martiennes sont aussi non négligeables, ce sont de grosses tempêtes de poussières qui apparaissent lorsque Mars est au plus près du soleil. Ces tempêtes sont causées par la proximité de Mars avec le soleil qui crée une sublimation du CO2 dans l’air. Il y a aussi durant cette période un grand écart de température entre les calottes polaires et les zones réchauffés par le soleil ce qui crée des vents très forts qui vont emporter des fines particules de poussières. Celles-ci vont grossir donnant naissance à une tempête de poussière, très dangereuse pour toute vie sur Mars.

Tempete Martienne


Les projets en cours

  

Mars Express de l'ESA : C'est la 1ère mission européenne d'observation de Mars. Pour la mener à bien, une sonde a été lancée sur Mars le 2 juin 2003 par une fusée Soyouz. Elle a obtenu de nombreuses informations scientifiques comme la confirmation de la présence d'eau liquide sur Mars, la détermination de la nature des calottes polaires, l'estimation du volume d'eau  stockée sur Mars et la composition de l'atmosphère martienne. Cette mission qui devait durer 23 mois à été prolongée jusqu’en 2014.

Vue d'artiste de la sonde Mars Express

 

Mars Exploration Rover de la NASA : Démarrée en 2003, cette mission composée de deux robots mobiles pour l'exploration de Mars qui ont été tout deux lancés au début de l’été 2003. MER-A qui a été rebaptisé par la suite Spirit est un des deux Rover d’exploration, il a atterri le 24 janvier 2004 dans le cratère Gusev qui est susceptible d’avoir accueilli un lac. MER-B qui lui a été rebaptisé Oppurtunity a atterri la même date que son homologue mais sur Meridiani Planum qui est une grande plaine de la planète Mars qui pouvait connaitre une trace d’eau sur son sol. Ces deux robots   ont pour objectif d'étudier  la composition géologique de la planète, les nuages et la caractérisation des couches de l'atmosphère martienne. Ils ont également découvert une trace de l’existence d’eau sur Mars.

Mars Exploration Rover

Mission Mars 500 : Un équipage composé de six membres de différentes nationalités a fait un voyage virtuel à bord d'une fausse navette basée en Russie, ils étaient sous surveillance continue afin d’observer les tensions et problèmes psychologiques qui pourraient arriver à un équipage. Plusieurs pannes ont été simulées afin d’observer aussi la réaction de l’équipage. La simulation était complète avec un temps de réaction simulée   Cette mission à commencé le 3 juin 2010 et s'est achevée le 4 novembre 2011.   

Equipage de la mission Mars 500

Mars Reconnaissance Orbiter : Mars Reconnaissance Orbiter a été lancée le 12 aout 2005, elle est arrivée en orbite autour de Mars après un voyage de sept mois le 10 février 2006. Elle a pour but de transmettre les informations données par les futures sondes qui seront présentes sur Mars, de sélectionner des sites possibles pour un atterrissage sur Mars et surtout de remplacer la veille sonde Mars Global Surveyor.

Vue d'artiste de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter

Mars Science Laboratory : Ce programme développé par la NASA consiste à envoyer un rover baptisé Curiosity pour rechercher un environnement favorable à une vie sur Mars. Le rover a été lancé avec succès par une fusée Atlas V le 26 novembre 2011 et est en cours de route pour une arrivée probable sur Mars en aout 2012.

Vue d'artiste du rover Curiosity


Space Launch System : cette mission en plusieurs étapes a été présenté par la NASA le 14 septembre 2011. Ce programme est la suite du programme Constellation de la NASA qui a été abandonné faute de budget sous le mandat de George W Bush en 2004. Cette mission qui se déroulera donc en plusieurs  étapes commencera par un premier vol en 2017 vers la Lune et finira vers 2035 par un vol habité sur Mars. Un projet de fusée a été présenté en septembre 2011 mais pour l’instant on ne sait rien de plus sur cette mission.

Vue d'artiste de la probable fusée Space Launch System

Exo Mars : Exo Mars est un programme de l’ESA en partenariat avec la NASA mais qui est en remis en cause par la réduction du budget de la NASA, ce programme pourrait être remis sur les rails grâce à une participation de la Russie. Ce programme consiste à envoyer 4 rover d’explorations construits par l’ESA et la NASA qui auront différentes missions :

- ExoMars Trace Gas Orbiter est un rover sous responsabilité de la NASA qui aura pour but d’identifier l’origine du méthane et de gaz rares dans l’atmosphère Martienne, il devrait être lancé en 2016 avec un ExoMars EDM

Vue d'artiste de  ExoMars Trace Gas Orbiter

-ExoMars EDM est un atterrisseur développé par l’ESA qui doit étudier les paramètres de rentrée dans l’atmosphère Martienne et d’atterrissage sur Mars qui seront mis en œuvre lors des prochaines missions vers Mars. Il sera lancé avec ExoMars Trace Gas Orbiter en 2016.

-ExoMars Rover est le rover de l’ESA qui aura pour but la recherche de trace de vie sur Mars. Il devrait être lancé en 2018 avec le rover MAX-C.

Vue d'artiste de  ExoMars rover

-MAX-C ou Mars Astrobiology Explorer-Cacher est le rover de la NASA qui effectuera des explorations astrobiologiques pour évaluer le potentiel d’habitabilité de la planète Mars. Il devrait être lancé en 2018 avec le rover ExoMars.

Vue d'artiste de  MAX-C

Date de dernière mise à jour : 2012-02-29 19:49:38

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