Vol d’Eagle-One : de la poussière de Deimos à l’orbite aréostationnaire
Le projet part d’un constat simple : une station ancrée au sol de Deimos accumule trois handicaps qui se renforcent mutuellement. La poussière de Deimos, fine, poreuse et électrostatique, se soulève au moindre mouvement et ne retombe jamais en microgravité quasi nulle — elle se dépose partout, use les joints et les optiques, et ne peut être que contenue, jamais éliminée tant que la station reste au sol. L’éclairage y est intermittent et hors de contrôle : un cycle de 30h18 avec 15 heures de nuit totale, des éclipses de Mars imprévisibles, et un relief qui peut créer des ombres permanentes sans possibilité de réorientation. Les tensions thermiques en découlent directement : sans atmosphère, une structure ancrée présente simultanément des faces exposées et des faces à l’ombre, fatiguant joints et câblages. Ensemble, ces contraintes bornent la durée de vie utile d’une station ancrée à 15-20 ans, au-delà desquels une génération de stations libres devient économiquement préférable. La première de ces stations libres sera Eagle-One.
La libération d’Eagle-One du sol de Deimos suivra une séquence précise : séparation du tore de son ancrage, puis deux manœuvres de transfert (sortie de l’orbite de Deimos, circularisation à l’altitude géostationnaire (ou, puisqu’on sera dans le système martien, « aréostationnaire ») de 17 032 km au-dessus de la surface, entre Phobos* et Deimos*). On dérivera après jusqu’à la longitude choisie, et seulement alors on mettra la station en rotation (on ne le fera jamais avant pour éviter toute précession). Le site retenu, au-dessus duquel on s’arrêtera et sur lequel on pourra intervenir à tout moment par téléopération (114 ms aller/retour) sera Medusae Fossae. Ce site répond aux critères suivants : équateur (variations de températures minimums et accès/décollage plus facile par une fusée) ; position sous le datum (atmosphère moins fine et moins mauvaise protection contre les radiations) ; plusieurs inlandsis (l’eau est essentielle à la vie, en station aréostationnaire aussi bien que partout ailleurs) confirmée par les sondages radar effectués à partir de satellites, notamment Mars Express. Cette glace est enfouie (autrement il y aurait sublimation) mais son accès semble facile. Divers engins robotiques seront chargés de l’extraction.
*Phobos est à 6 000 km de la surface et Deimos en est à 20 000 km.
Une fois stabilisée, Eagle One restera soumise à des perturbations externes modestes. Phobos et Deimos n’exercent qu’une attraction de l’ordre du milliardième de g, le Soleil un peu plus par effet de marée — mais c’est l’irrégularité du champ de Mars qui domine le besoin de correction, pour un budget annuel d’environ 152 tonnes d’ergols en propulsion électrique (ergols produits en surface de Mars). Sur le plan des télécommunications, chaque Eagle couvrira une calotte d’environ 80° de rayon autour de son site. Après Eagle-One, on placera trois autres stations identiques. Elles seront chacune séparée de 90°. Dès que l’on pourra, on passera à douze stations. Le réseau de stations formera un maillage complet entre elles. Ce seront douze aigles volant de concert, communiquant entre eux, avec le sol de Mars et avec la Terre, et formant un collier tout autour de Mars. La liaison avec la Terre, jamais permanente pour un Eagle isolé, sera rendue continue par la redondance de la constellation.
La rotation et le confort — un acquis de conception, pas une question ouverte. Le tore tourne à 2,80 tr/min à 80 m de l’axe pour produire 0,7 g. Ce n’est pas un choix arbitraire : c’est précisément ce triplet de valeurs (rayon, vitesse, gravité) qui a été retenu parce qu’il maintient le gradient tête-pieds à 2,3 % et le coefficient de Coriolis à 0,13, tous deux sous les seuils de confort reconnus — un compromis pensé dès l’origine pour une habitation permanente sur des années, pas une tolérance temporaire à surveiller. Le seul point encore ouvert sur ce sujet est purement procédural : la façon d’accueillir et d’accompagner les nouveaux arrivants pendant leurs premiers jours d’adaptation vestibulaire à l’effet Coriolis croisé.
L’architecture structurelle — trois fonctions distinctes. Le tore, fait de modules de 10 m, tourne à l’intérieur d’une coque fixe à double paroi de fibre de carbone, dont les modules s’ouvrent sur charnières pour recevoir les sacs de régolite entre les deux parois. Trois systèmes structurels coexistent, chacun répondant à un problème géométrique différent, sans recouvrement :
Le rail, à l’interface tore-coque, maintient l’écart de 1,80 m nécessaire à l’entretien — préféré aux roulements magnétiques, qui ne suffisent pas à empêcher la coque de dériver en rotation (faute de sol pour absorber le couple résiduel, contrairement à Deimos-II).
Les entretoises, six au total, relient la coque fixe au moyeu central en hypoténuse — une géométrie doublement nécessaire, pour donner un bras de levier contre la dérive en rotation de la coque et pour échapper au disque balayé par les quatre tubes radiaux. Leur dimensionnement vise une marge de sécurité de l’ordre de 5 à 10 contre le flambement * — une marge qui n’est pas dictée par le choix de propulsion (l’électrique seul demanderait beaucoup moins), mais par des facteurs indépendants : les imperfections de fabrication d’une poutre de cette longueur, les charges dynamiques et transitoires liées aux manœuvres et à la rotation, la fatigue cumulée sur des décennies, et la résistance aux impacts de micrométéorites et aux manipulations d’assemblage.
*déformation d’un élément structural causée par une charge de compression excessive, pouvant entraîner son effondrement.
Les haubans et le treillis, ensemble, forment la troisième fonction : ils rigidifient les quatre tubes radiaux sur leur longueur, comme les rayons et la jante d’une roue de vélo, indépendamment des deux systèmes précédents.
Le blindage anti-radiations. La bande principale du tore (270°) porte 2 m de régolite entre les deux parois de la coque ; une bande à 90°, orientée vers l’axe, est fermée par un réservoir d’eau potable vitré de 40 cm, qui sert aussi de plafond lumineux sur toute la circonférence des 502 m ; le storm shelter et les modules de l’axe, y compris les quatre tubes radiaux (zones de transit plutôt que d’habitation prolongée), partagent un standard commun de 40 cm de polypropylène + 15 cm d’eau. À cela s’ajoute un détail mineur mais réel : les eaux usées, collectées au niveau du plancher extérieur du tore avant d’être acheminées vers plusieurs stations d’épuration réparties dans l’anneau, apportent un renfort de blindage localisé, modeste et intermittent, sur ce côté de la section — un bonus de robustesse plutôt qu’une variable de calcul. La masse totale du blindage s’établit à environ 56 200 tonnes, pour une masse totale d’Eagle One d’environ 62 250 tonnes. Cette masse reste totalement négligeable devant celle de Deimos (1,48 × 10¹⁵ kg) et n’aura aucune incidence sur l’équilibre de la lune elle-même.
Le chiffre de 56 200 tonnes, qui peut surprendre par son ampleur, s’explique par la géométrie plutôt que par l’épaisseur : le manteau de régolite, profilé en anneau partiel (270° du contour local du tube, entre 5,05 m et 7,05 m de son axe, juste après le passage d’entretien de 1,80 m), s’étend autour de toute la circonférence du tore (502,7 m) — un solide en forme de tore plutôt qu’une simple plaque, qui pèse à lui seul environ 51 600 tonnes. Le reste — parois carbone de la coque, rail tore-coque, bande à 90° et tubes radiaux — n’ajoute que 4 600 tonnes supplémentaires. »
La philosophie de protection — informer plutôt qu’enfermer. La question de la grossesse des femmes a d’abord semblé remettre en cause tout le projet : la norme professionnelle terrestre de 5 mSv pour une grossesse entière semblait inatteignable par le seul blindage. Mais cette norme s’est révélée être un choix réglementaire prudent, pas un seuil de danger réel : les effets déterministes ont un seuil démontré autour de 100 mSv, et les effets stochastiques restent statistiquement modestes même à des doses bien supérieures à 5 mSv. Une cible réaliste de 50 mSv pour l’ensemble d’une grossesse préserve l’objectif fondateur du projet : aucune femme enceinte enfermée, aucun enfant cantonné, un suivi dosimétrique individuel informatif plutôt qu’une architecture de ségrégation.
La lumière naturelle — un système à deux pièces. La station reste orientée vers le Soleil en permanence le long de son axe de rotation, comme la station au point de Lagrange L1 de référence (système Terre – Lune). La lumière solaire descend directement sur les panneaux solaires. Une couronne de miroirs ou plutôt un cône avec une pente de 45°, intégré dans le plan du tore, fixée à la partie non-rotative du tore (son moyeu), intercepte ce faisceau axial et le redistribue radialement à 360° vers le plafond vitré du tore. Aucun autre relais intermédiaire n’est nécessaire : la lumière va directement du Soleil au cône de miroirs, du cône au plafond du tore.
NB: Les propulseurs de maintien de la vitesse de rotation restent positionnés près du tore (sous les tubes radiaux) ; ceux du maintien à poste sur l’orbite aréostationnaire occupent l’extrémité opposée au Soleil de l’axe central.
Les calculs logistiques. Le maintien à poste annuel (Δv ~60 m/s/an) demande environ 152 tonnes d’ergols en propulsion électrique, pour une poussée moyenne de ~118 N et une puissance continue de ~2,64 MW. Le transfert Deimos → Eagle (Δv ~96,6 m/s) coûterait environ 1 680 tonnes d’ergols en chimique, contre seulement ~245 tonnes en électrique étalé sur six mois (poussée ~381 N, puissance ~8,5 MW). La flotte robotique nécessaire à l’extraction et à la mise en sac des 51 600 tonnes de régolite reste à chiffrer précisément, mais une estimation illustrative situe le besoin entre 2 et 8 unités pour un chantier de 18 mois — un nombre modeste, à confirmer une fois la productivité réelle des robots fixée.
Avec Eagle One commencera pour l’homme une nouvelle ère, celle de la colonisation d’une autre planète. Certes ce ne sera pas comme Elon Musk en rêvait, des villes immenses en surface de Mars et des balades sous la clarté des étoiles. Mais ce sera une vie autonome de la Terre avec une production au sol et une vie dans les stations qui le domineront. Leur présence depuis ces hauteurs, sera aussi efficace que celle d’un homme sur Terre aujourd’hui qui en faisant du télétravail, commande, sans latence temporelle perceptible, à une machine dans son usine ou qui demande à un robot de transporter une charge pour lui. La vie sur Mars sera la prolongation de la vie sur Terre, sous d’autres cieux.
Illustration de titre: les masses et les distances (Pierre Brisson)
Copyright texte et illustration Pierre Brisson
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4 réponses
Bonjour Pierre : oui tout cela est tres bien etudie tout comme les projets vus de mon cote avec Gemini mais je ne m etends plus sur cela car c est vraiment tres complexe et tres couteux et tres long a mettre en oeuvre! or le delai est notre probleme car je crains que nous nous fassions « coiffer sur le poteau » par la Chine.
D autre part a part Starship il n existe aucun projets par exemple de la NASA sur ce sujet « Martien » alors que VERNER VON BRAUN etait deja dessus il y a pres de 60 ans c est a dire 2 generations ! le temps perdu est toujours perdu!
Bonjour Robert, je comprends votre pessimisme mais je continue à m’intéresser à la faisabilité de mon projet Mars. La démontrer me donne de la satisfaction. Je veux, avec les moyens limités qui sont les miens, continuer à montrer le chemin. Encore une fois « il n’est pas nécessaire d’espérer pour entreprendre… »
fait il chaud en Suisse ? 41 DEGRES ICI ! vivement MARS !
Aujourd’hui, 32° à Neuchâtel. La différence est que la « goutte d’eau » est au-dessus de la France. Le changement climatique fait que les différences sont plus fortes et brutales.
Sur Mars, il fera effectivement plus frais! Mais on aura d’autres problèmes, les radiations et la poussière. Le paradis ne se trouve ni sur Mars, ni sur Terre mais le plaisir que nous devons ressentir, nous les hommes, c’est de maîtriser notre environnement grâce au progrès de nos technologies. Ce qui était impossible hier et n’est qu’entrevu aujourd’hui, sur Mars comme sur Terre, sera possible demain!