Choisir Deimos ou Phobos ?
1. Le problème
Mars possède deux lunes, et notre architecture leur demande de remplir trois fonctions distinctes : servir d’interface avec la Terre (accueillir les vaisseaux interplanétaires, leurs équipements et leurs passagers), servir d’interface avec la surface de Mars (assurer la logistique des navettes et le ravitaillement en ergols), et enfin offrir un lieu de réunion aux résidents de la couronne des douze Eagles (stations en orbite aréostationnaire). Rien n’impose, a priori, que ces trois fonctions soient assurées par la même lune. La question mérite donc d’être posée pour chaque fonction : Deimos ou Phobos ? La réponse, on va le voir, n’est pas la même selon que la contrainte dominante est le temps ou l’ergol — et elle conduit non pas à choisir une lune contre l’autre, mais à leur attribuer des rôles complémentaires, avec une redondance mutuelle qui est en elle-même un argument décisif.
2. Le temps : l’avantage de Phobos
Pour le résident d’un Eagle, ce qui compte n’est pas la période orbitale de la lune visée, mais la période synodique entre sa propre orbite aréostationnaire (24,62 h) et celle de cette lune : c’est elle qui fixe la fréquence des fenêtres de transfert de Hohmann (à énergie minimale).
Phobos orbite en 7,65 h, bien en dessous de la couronne de stations en orbite aréostationnaire. La période synodique correspondante est d’environ 11,1 h : chaque Eagle voit s’ouvrir une fenêtre vers Phobos à peu près deux fois par jour martien. Deimos, en revanche, orbite en 30,31 h, à peine plus lentement que la couronne elle-même : la période synodique atteint environ 131 h, soit 5,5 jours. Deimos ne dérive que de 2,7° par heure par rapport aux Eagles — c’est presque un « treizième Eagle » qui glisse lentement le long de la couronne.
La conséquence pratique est nette. Pour rassembler des délégations venues des douze Eagles, Phobos permet à tout le monde de partir dans une fenêtre de 11 h et d’arriver en moins d’une journée (le transfert lui-même dure environ 7,7 h). Vers Deimos, les fenêtres des douze Eagles s’étalent sur les 5,5 jours du cycle synodique : une assemblée complète met près d’une semaine à se constituer, sauf à payer un supplément de Δv pour forcer le phasage. Si le temps est la contrainte dominante — et il l’est dans toute situation d’urgence —, l’avantage de Phobos est évident.
3. Les ergols : l’avantage de Deimos
Vue depuis la surface de Mars, la dépense propulsive pour atteindre l’une ou l’autre lune est comparable. Vue depuis l’orbite aréostationnaire, elle ne l’est pas du tout : Deimos est quasi co-orbitale avec la couronne, tandis que Phobos est deux fois plus bas. Le tableau ci-dessous résume la comparaison pour un Lyoba (convoyeur haute altitude de la startup suisse Pave Space) de 60 tonnes.
| Critère | Eagle → Deimos | Eagle → Phobos |
| Δv aller (Hohmann) | ≈ 0,10 km/s | ≈ 0,67 km/s |
| Δv aller-retour | ≈ 0,19 km/s | ≈ 1,33 km/s |
| Durée du transfert (aller) | ≈ 13,7 h | ≈ 7,7 h |
| Fenêtre de départ (par Eagle) | tous les 5,5 jours | toutes les 11,1 h |
| Ergols, Lyoba 60 t, A/R (Isp ≈ 380 s) | ≈ 3 t | ≈ 26 t |
| Rassemblement des douze Eagles (A/R) | ≈ 36 t | ≈ 310 t |
Le facteur est d’environ sept sur le Δv, et il se répercute directement sur les ergols : un rassemblement des douze Eagles consomme grossièrement 36 tonnes de méthalox via Deimos contre environ 310 tonnes via Phobos. Deux circonstances atténuantes doivent toutefois être portées au crédit de Phobos. D’une part, l’aller-retour Eagle–Phobos (1,33 km/s) reste moins coûteux qu’un aller-retour vers l’Eagle antipodal de la couronne (environ 2 km/s d’après nos chiffres de phasage inter-Eagles) : Phobos bat donc Deimos pour la meilleure localisation d’une « réunion tournante » hébergée par l’un des douze. D’autre part, le dépôt de Stickney (Phobos) permet à un Lyoba de ne quitter son Eagle qu’avec l’ergol de l’aller et de refaire le plein sur place pour le retour, ce qui évite de ponctionner d’autant les dépôts (de l’ordre de 60 tonnes) entretenus dans chaque Eagle. Rappelons que c’est sur Phobos, la plus proche des deux lunes du sol martien où le méthalox est produit, que se trouve le dépôt d’ergols destiné aux déplacements dans l’environnement martien (le dépôt maintenu sur Deimos a pour objet essentiel le réapprovisionnement des Starships pour leur retour sur Terre).
4. Conséquence : une doctrine différenciée
De ces deux constats découle naturellement une répartition des rôles plutôt qu’un choix exclusif.
Deimos conserve trois atouts structurels. Elle est le point d’arrivée naturel depuis la Terre : équipements et passagers y font escale avant de rejoindre leurs Eagles respectifs. Elle est, de très loin, l’accès le moins cher depuis la couronne aréostationnaire, co-orbitalité oblige. Et la station Deimos-II (station rotative ancrée dans le sol de la lune) figure déjà dans notre feuille de route. Pour les assemblées ordinaires de la vie institutionnelle de la couronne — des réunions planifiées, dont la date est connue des semaines à l’avance et où chaque délégation part à sa fenêtre —, le délai de constitution de 5,5 jours n’est pas un vrai handicap, et le coût en ergols est presque négligeable. Deimos est donc le lieu de réunion ordinaire.
Phobos, en revanche, s’impose pour tout ce qui est réactif ou couplé à la surface : rassemblement d’urgence en moins d’une journée, transit logistique entre la surface et l’orbite (c’est déjà sa fonction dans notre architecture, avec les navettes surface–Phobos et le dépôt de Stickney), et rencontres associant résidents des Eagles et équipes redescendues au sol.
Rappelons à ce propos ce que sont les opérations de surface dans notre architecture : il n’y a pas de personnel permanent au sol, mais de petits groupes — typiquement six personnes — qui descendent de chaque Eagle vers la station au sol située à son nadir, pour des séjours d’un à trois mois au maximum, en raison des effets négatifs de la vie en faible gravité. Le gros des opérations courantes est exécuté par des robots, dont des Optimus téléopérés depuis chaque Eagle : la géométrie aréostationnaire est idéale pour cela, puisque la station au sol reste en permanence au zénith de son Eagle, à environ 17 000 km, soit une latence d’environ 57 millisecondes seulement en aller simple — de la téléopération quasi temps réel. Les descentes des différents Eagles n’ont d’ailleurs aucune raison d’être synchronisées, les besoins variant d’une station au sol à l’autre.
Il faut enfin noter la dissymétrie entre la descente et la remontée. La descente est bon marché : un véhicule muni d’un bouclier thermique et de pieds se désorbite puis freine dans l’atmosphère ; en théorie, elle pourrait donc se faire directement depuis chaque Eagle, sans passer par Phobos. C’est la remontée, propulsive de bout en bout (environ 5,3 km/s jusqu’à Phobos), qui rend l’escale de Stickney indispensable pour refaire le plein avant de regagner la couronne. En pratique, pourtant, personne ne descendra directement d’un Eagle vers la surface. Les véhicules capables de descendre — les Starships, avec leur bouclier thermique et leurs pieds — ne viendront pas jusqu’aux Eagles, puisqu’ils ne peuvent pas s’y amarrer (voir § 5). Symétriquement, les Lyobas qui desservent les Eagles ne descendront pas sur Mars : véhicules légers dépourvus de bouclier thermique, ils ne résisteraient pas au freinage atmosphérique ; sans pieds, ils ne pourraient pas se poser ; et leur poussée serait de toute façon insuffisante pour remonter. Le trajet d’un Eagle vers la surface passera donc par Phobos : en Lyoba jusqu’à Stickney, puis en Starship jusqu’au sol. Phobos est ainsi à la fois le « hall de départ » vers Mars et la « station-service du retour ».
On peut en tirer deux règles. 1) Pour se réunir en orbite, le critère de décision est la contrainte dominante : si c’est le temps (des jours), c’est Phobos ; si c’est l’ergol (des tonnes), c’est Deimos. 2) Pour quitter le grand plateau de faible gravité qui s’étend entre Phobos et Deimos, le critère est la destination : vers Mars, on passe par Phobos ; vers la Terre, on part de Deimos.
5. La redondance : deux lunes valent mieux qu’une
À la distance où nous serons de la Terre, aucune fonction vitale ne doit reposer sur un site unique. Or les deux lunes s’exposent à des accidents symétriques : un vaisseau venant de la Terre qui rate son approche et s’écrase sur Deimos ; un vaisseau remontant de la surface de Mars qui s’écrase sur Phobos.
La physique de tels impacts mérite d’être précisée. Un vaisseau en phase d’approche arrive à quelques dizaines ou centaines de mètres par seconde — rien de comparable aux 6 km/s de l’impacteur DART sur l’astéroïde Dimorphos. Mais la microgravité joue contre nous : la vitesse de libération n’est que d’environ 11 m/s sur Phobos et 5,6 m/s sur Deimos. Même un impact « lent » éjecte donc l’essentiel des débris hors de la lune, où ils ne retombent pas : ils forment un nuage qui accompagne la lune sur son orbite pendant des semaines, le temps d’être ré-accrété ou dispersé. Ce n’est pas tant la lune elle-même qui devient inutilisable que son voisinage orbital qui devient dangereux pour les rendez-vous — ce qui, du point de vue des réunions et de la logistique, revient au même. Détail aggravant dans le cas de Deimos : ce nuage circulerait à proximité relative du régime orbital de la couronne aréostationnaire, alors qu’un nuage phobosien resterait bien au-dessous des Eagles.
La redondance entre les deux lunes est réelle, mais asymétrique. Si Deimos est neutralisée, le repli sur Phobos est immédiat en temps (fenêtres toutes les 11 h) mais coûteux en ergols (1,33 km/s aller-retour au lieu de 0,19) : un repli confortable tant que la production de méthalox suit. Si Phobos est neutralisée, c’est l’inverse, mais c’est plus grave : ce n’est pas la fonction « réunion » qu’on perd, c’est le maillon logistique surface–orbite. Un vaisseau remontant de Mars sans escale à Stickney doit emporter dès le décollage tout l’ergol nécessaire pour rejoindre Deimos — de l’ordre de 5,7 à 6 km/s au lieu de 5,3, et surtout sans ravitaillement intermédiaire —, ce qui ampute sévèrement sa charge utile. La conclusion opérationnelle s’impose : maintenir en permanence une capacité de dépôt minimale sur Deimos et une réserve d’ergols dans les Eagles eux-mêmes, dans le droit fil du principe « produire avant de partir », et prévoir les aménagements qui permettront de remettre en service la lune touchée aussi vite que possible. Ce sujet sera traité dans l’article suivant, « Évolution de l’aménagement de Deimos et Phobos ».
Une dernière précision s’impose : il n’existe pas de troisième voie. En cas de mise hors service de l’une des lunes, on ne saurait faire des Eagles eux-mêmes des ports de substitution pour les vaisseaux interplanétaires. Certes, le module d’amarrage d’un Eagle, situé sur l’axe, est contra-roté et donc fixe — seule tourne la sphère d’interface avec les tubes radiaux, ainsi que les anneaux portant les câbles-élingues — de sorte qu’un accostage n’y transmettrait pas la rotation de la station. Mais le palier de découplage et la structure axiale sont dimensionnés pour des Lyobas de 60 tonnes, non pour un Starship dix à vingt fois plus massif ; la station ne dispose ni des dépôts d’ergols ni des moyens de transbordement d’un port ; et surtout, faire approcher un vaisseau de cette taille d’une structure habitée en rotation, tendue de câbles-élingues, reviendrait à importer au sein de la couronne le risque de collision que la redondance des deux lunes a justement pour objet d’éloigner. Un crash sur une lune neutralise un port ; un crash sur un Eagle tuerait ses résidents. Les Eagles ne sont desservis que par les Lyobas ; les ports du système martien sont les deux lunes, et elles seules. C’est précisément ce qui rend leur redondance mutuelle indispensable.
6. Conclusion
La question « Deimos ou Phobos ? » n’appelle donc pas un vainqueur, mais un partage des tâches fondé sur deux nombres : une période synodique de 11 heures d’un côté, un Δv sept fois moindre de l’autre. Deimos, quasi co-orbitale de la couronne, est l’interface avec la Terre et le lieu des assemblées ordinaires ; Phobos, avec son dépôt de Stickney, est l’interface avec Mars — passage obligé à la descente comme à la remontée —, le pivot logistique et le lieu des rassemblements rapides ou mixtes. Chacune est le plan B de l’autre — un plan B asymétrique, qui impose de maintenir des dépôts d’ergols des deux côtés et une réserve dans les Eagles et de prévoir l’aménagement des deux lunes pour une remise en service rapide. Faute de pouvoir faire des Eagles des ports de substitution pour les Starships, cette redondance à deux lunes n’est pas un luxe : c’est la seule qui existe. Elle prolonge ainsi la logique de toute la séquence — « Séjourner sur Mars », « Repartir de Mars », « L’énergie d’abord » — : dans le système martien, la sécurité ne vient pas de la robustesse d’un site unique, mais de l’architecture qui les relie.
Illustration de titre (et ci-dessus): la bande circulaire entre Phobos et Deimos comme habitat dans le monde martien, avec ses connexions internes et ses connexions avec la surface de Mars et la Terre. Les distances sont en km depuis le centre de Mars. Schéma réalisé par claude.ai sur instructions de Pierre Brisson.
Copyright Pierre Brisson
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5 réponses
Bonjour Pierre Brisson : c est une etude parfaite il n y a pas grand chose a ajouter! Normalement cela devrait « le faire »! tout cela je pense, du point de vue du pilotage , sera automatise ?
Bonjour Robert,
Oui, je continue mon chemin en travaillant la logique de l’ensemble pour que tout « tienne debout ».
Bien sûr le pilotage sera automatisé, avec possibilité de contrôle éventuel. D’une façon générale, les vols spatiaux habités devront l’être car les trajectoires se calculent, le cadre gravitationnel est stable, et il faut limiter l’exposition aux radiations.
Oui, l’exposition aux radiations durant des mois reste le problème crucial. C’est une chose de passer 6 mois dans l’ISS à 340 km, bien protégée par les ceintures de Van Allen (700 à 10’000 km et 13’000 à 65’000 km), avec seulement une dose de 80 à 160 mSv, et une autre de s’exposer au-delà aux risques de doses inadmissibles, 300 à 350 mSv pour un seul transit vers Mars. Il faut encore développer un indispensable blindage électromagnétique puissant dont on n’entend pas parler des progrès éventuels.
Vous avez tout à fait raison, Christophe. La protection contre les radiations est un problème essentiel qu’il faudra résoudre pour les voyages spatiaux au long cours et pour la vie humaine sur Mars.
C’est pour cela que, dans mon projet, le tore des stations rotatives est enveloppé dans une gaine de régolithe (de 2 m d’épaisseur) prélevée en quasi apesanteur sur la lune Deimos et que les transferts sur le plateau à faible gravité (entre Deimos et Phobos) s’effectuent par des convoyeurs entourés, pour leur partie habitat, d’une enveloppe de HDPE.
Bien entendu, si on peut mettre au point un blindage électromagnétique qui ne soit pas trop coûteux en énergie, ce serait une excellente solution.
Bonjour : alors de notre cote nous avons prevu un blindage exterieur en PEHD pre-fabrique de 50 cm d epaisseur mis en place en orbite car le vaisseau decolle sous forme « squelette » …cette protection s additionne avec l eau embarquee ….bon ca vaut ce que ca vaut !!! meme en me faisant un pont d or je ne crois pas que je monterais la dedans !