Le 8 septembre, Elon Musk a posté sur X, son intention d’envoyer sur Mars dans deux ans (Janvier 27) un premier vaisseau spatial « Starship », conçu et construit par sa société astronautique SpaceX. Ce vol sera robotique. Mais il a également déclaré qu’il sera suivi deux ans plus tard (Mars 29) par un vol habité. J’y crois moins et je vous dirai pourquoi. Je vous cite ses deux tweets en fin d’article.
Je suis un peu déçu car j’espérais que ce serait en Novembre 2024 qu’aurait lieu le premier vol robotique. Je pensais, non pas que SpaceX pourrait envoyer un vaisseau jusqu’à Mars à cette date mais que, après avoir testé avec succès le remplissage des réservoirs d’ergols en orbite (prévu pour l’« IFT5 » cette année 2024), la société utiliserait ces ergols pour tenter une sortie de l’attraction terrestre par une injection interplanétaire. Cela aurait pu être, pour Elon Musk, exprimer de manière spectaculaire une intention, un peu comme il l’avait fait en Février 2018 avec l’envoi vers Mars d’un « roadster Tesla » lors du premier vol de Falcon Heavy.
Bon ! Ce n’est que partie remise mais, vu mon âge, j’aimerais bien que SpaceX ne manque pas la fenêtre de janvier 27.
Ceci est l’occasion de rappeler les contraintes de calendrier qui s’imposent aux vols vers Mars. On ne peut pas y partir « tous les jours ». La Terre fait le tour du Soleil en 365 jours (en parcourant 939,14 millions de km) tandis que Mars l’effectue en 687 jours (en parcourant 1429,31 millions de km soit 759,39 en 365 jours). Au cours de la période « annuelle » (qui n’est pas égale pour les deux), la distance entre les deux orbites évolue de 54,55 à 101 millions de km. En effet (1) la distance Terre-Soleil, à peu près constante, s’étend de 147,1 à 152,1 millions de Km (moyenne de 149.6 qui est la définition de l’Unité Astronomique, « UA »), tandis que (2) la distance de Mars au Soleil évolue de 206,65 à 249,23 millions de km. Mais la distance entre les planètes (et non leurs orbites) évolue de 54,55 à 401,33 millions de km en raison de la différence de vitesse sur orbite, Mars se déplaçant moins vite (entre 21.9 km/s et 26.5 km/s pour Mars, et 29.3 km/s à 30.28 km/s pour la Terre) et ayant une distance beaucoup plus grande à parcourir. Cela a plusieurs conséquences :
Les deux planètes ne se retrouvent dans la même relation spatiale qu’à des dates contraintes par cette évolution sur orbite. On choisit comme repères les dates d’« opposition » (la planète Mars est exactement à l’opposé du Soleil dans le ciel terrestre) et les dates de « conjonction » (la planète Mars est, dans l’alignement Terre-Soleil- Mars, cachée par le Soleil). Contrairement à ce que beaucoup pensent, ce n’est pas lorsque les planètes sont les plus proches (opposition) qu’on va pouvoir aller de l’une à l’autre car (1) leur position par rapport au Soleil (leur « longitude solaire »*) évolue constamment en suivant le cycle que je viens de rappeler, (2) la distance la plus courte est celle qui demande le plus d’énergie, (3) la ligne droite est totalement irréalisable.
*La longitude solaire est comme l’aiguille du cadran d’une montre dont le Soleil est le centre.
Le moment où la fusée part ne peut être celui où elle arrive. Même en allant à la vitesse de la lumière, il faut entre 3 et 56 minutes pour aller de l’une à l’autre. Pendant ce temps la planète Mars s’est déplacée entre 4334 km et 80908 km. Il faut donc partir alors que l’une et l’autre ne sont pas sur la même longitude solaire. Puisque la Terre va plus vite que Mars, une fusée sur Terre doit partir vers Mars avant d’arriver à la longitude solaire de Mars. Le temps « avant » dépend de la durée qu’on calcule pour aller jusqu’à Mars et cette durée varie non seulement en fonction de la distance à parcourir mais aussi de l’excentricité de la planète au moment où l’on pense l’atteindre et bien sûr, de la vitesse que l’on impulse au vaisseau en une seule fois lors de l’injection interplanétaire (sans oublier qu’en partant de la Terre, on bénéficie du différentiel de vitesse, positif, entre la Terre et Mars). Tout ceci sert à déterminer la DLA (Declination of the Launching Asymptote) c’est-à-dire la direction la plus exacte possible qu’il convient de donner au vol au moment où la fusée étant encore sur orbite de parking, on doit l’injecter dans l’espace vers sa destination. Ce moment est déterminant pour éviter les ajustements ultérieurs (donc les consommations complémentaires d’énergie propulsive).
Plus la vitesse est élevée plus la distance à parcourir est courte (à longitude solaire et excentricité égales). Mais plus la vitesse est élevée plus la quantité d’énergie est importante. L’on sait bien qu’il est très difficile de s’extraire du puits de gravité terrestre. En mode propulsion chimique, il faut compter plus de 90% des ergols embarqués pour atteindre l’orbite de parking (7,9 km/s) et dépenser encore environ 5% pour atteindre la vitesse de libération (11.2 km/s). Il reste très peu d’ergols à brûler après cet exploit* car plus le volume et la masse d’ergols sont importants plus il faut d’énergie pour les arracher à la gravité terrestre, moins on peut transporter de charge utile (objectif 150 tonnes pour un Starship dont la masse au décollage sera de 5000 tonnes). En mode propulsion chimique, il ne faut pas compter ajouter plus de 8,8 km/s à la vitesse sur orbite terrestre. Cette vitesse est freinée pendant quelques temps par un résidu d’attraction terrestre (sphère de Hill/Roche) puis ensuite, par l’attraction solaire. De telle sorte qu’une fusée qui sort de la sphère de Hill de la Terre vers Mars à 3,6 km/ va arriver à sa proximité à une vitesse située entre 2,5 et 2 km/s (cette dernière étant préférable pour « descendre » sur Mars sans consommer encore de l’énergie).
*Mais ce n’est pas grave car il n’y a pas d’atmosphère pour freiner le véhicule et la vitesse se conserve avec cependant un petit freinage par l’attraction du Soleil qui incurve le déplacement.
On doit donc faire toute une série de compromis pour faire le voyage dans un délais techniquement possible, tout en transportant une charge utile aussi importante que possible sans que la durée soit trop longue.
Le meilleur rapport énergie/charge utile emportée, est donné par la trajectoire dite de Hohmann (théorisée par l’ingénieur Walter Hohmann, en 1925). Pour cela on part tangentiellement de l’orbite de la Terre et on s’en écarte le moins possible (ce qui nécessite le moins d’énergie) pour rejoindre tangentiellement l’orbite de Mars. L’orbite de Mars devient l’aphélie de l’ellipse que l’on va parcourir et l’orbite de la Terre en devient le périhélie. Cela permet la vitesse minimum (3,6 km/s en quittant l’orbite basse terrestre). Mais, attention ! Il faut partir de la Terre de telle sorte qu’on arrive à l’orbite de Mars quand la planète s’y trouve, ni avant, ni surtout après car il faudrait « courir après » alors qu’elle se déplace beaucoup plus vite sur son orbite que la fusée sur la sienne, surtout à partir de son aphélie (position où la fusée est la plus lente).
Pour parvenir à effectuer cette rencontre, et puisque la Terre est plus rapide que Mars, il faut partir de la Terre avant d’avoir atteint la longitude solaire de Mars (ce qu’on appelle « l’opposition »). Autrement on arriverait sur l’orbite de Mars avant que la planète parvienne à l’endroit atteint par la fusée. Et la fusée continuerait sa course sur son ellipse propre en repartant vers l’orbite terrestre (« libre retour »). Ceci explique la durée du voyage sur la trajectoire de Hohmann qui part de l’endroit où Mars sera en « conjonction » par rapport au point de départ quand elle parviendra à son but (mais elle n’y est pas du tout quand elle part de la Terre). Pour une ellipse totale de 520 jours on doit donc faire un voyage (demi-ellipse) de 260 jours. Comme l’année martienne est de 687 jours, la planète aura parcouru 260/687x 360 degrés = un arc de 136 degrés sur sa propre orbite. Pour se retrouver en conjonction avec son propre point de départ, il faut donc que la fusée soit partie 180 -136 = 44 degrés avant d’avoir passé la longitude solaire (l’opposition) de Mars. NB : Au moment de l’arrivée, la Terre se trouve à 90 degrés de longitude solaire en avance de Mars. Cette condition pour le départ n’est remplie que tous les 26 mois et seulement pendant environ un mois. En partant à l’intérieur de ce mois, on arrivera plus ou moins vite à proximité de Mars et si l’on va trop vite, il faudra freiner et donc dépenser de l’énergie (rappelez-vous qu’on ne doit pas dépasser 2 km/s pour entrer sans problème en orbite de Mars).
En gros, le voyage peut durer de 6 à 9 mois. On peut accélérer un peu mais pas trop car plus on va vite, plus il faut d’ergols pour l’injection interplanétaire et plus il en faudra pour freiner à l’arrivée. Cela dépend aussi de l’excentricité de Mars quand on l’atteint (rappelez-vous les 44 millions de différence possible entre les orbites i.e. 100 – 54).
Dans cette situation, quels sont les dates de voyages possibles : le premier novembre 2024, puis janvier 27, mars 29, mai 31, juillet 33, septembre 35, novembre 37. Mais attention, les retours de Mars ne sont possibles que 18 mois après l’arrivée, soit 24 mois (6+18) et non 26 car les conditions de départ de Mars sont différentes : retour vers le Soleil et vitesse de Mars différente de celle de la Terre. Ce qui fait qu’après un voyage de 6 mois jusqu’à la Terre, le vaisseau parti en « n » de la Terre, ne sera de retour qu’en n+30 mois alors que le vaisseau n+1 aura dû partir à n+26 de la Terre. On pourra peut-être réduire un peu les 4 mois en dépensant plus d’énergie mais on ne parviendra pas à les réduire à zéro.
C’est pour cela que, contrairement à ce que dit Elon Musk, le premier vol habité vers Mars ne pourra pas partir en mars 2029. En effet on n’enverra pas sur Mars un vaisseau habité avant que le premier vol robotique soit complètement terminé, c’est-à-dire que le premier vaisseau parti en « n » ait atterri sur Terre en bon état en n+30. Ce retour suppose en plus que ce premier vol robotique aura pu remplir ses réservoirs pour le retour avec des ergols produits sur Mars (ISPP*) pendant les 18 mois de son immobilisation. Et cela bien que théoriquement possible, n’est pas évident. Désolé, Elon, mais le premier vol robotique sera suivi d’un second vol robotique et ce n’est que le 3ème vol (celui de mai 2031) qui pourra être habité ! Le second vol robotique, de 2029, ne sera cependant pas inutile car on pourra en profiter pour envoyer sur Mars des équipements qui seront utiles à l’arrivée de l’homme (ne serait-ce que pour préparer au mieux le site d’atterrissage et commencer à creuser un abri pour se protéger des radiations et des chutes de micro-météorites).
*In Situ Propellant Production.
Le 28 septembre 2017 à l’IAC d’Adelaïde, Elon Musk nous disait que le premier vol robotique aurait lieu en 2022 et le premier vol habité en 2024. Il y a un décalage aujourd’hui mais il n’est pas très important, seulement deux fenêtres de lancement. On peut même dire qu’il est normal pour ce genre de projet où tout est à inventer, à tester et à construire. J’ai confiance.
On to Mars !
Tweets d’Elon Musk du 8 septembre :
“The first Starships to Mars will launch in 2 years when the next Earth-Mars transfer window opens. These will be uncrewed to test the reliability of landing intact on Mars. If those landings go well, then the first crewed flights to Mars will be in 4 years. Flight rate will grow exponentially from there, with the goal of building a self-sustaining city in about 20 years. Being multiplanetary will vastly increase the probable lifespan of consciousness, as we will no longer have all our eggs, literally and metabolically, on one planet.”
“SpaceX created the first fully reusable rocket stage and, much more importantly, made the reuse economically viable. Making life multiplanetary is fundamentally a cost per ton to Mars problem. It currently costs about a billion dollars per ton of useful payload to the surface of Mars. That needs to be improved to $100k/ton to build a self-sustaining city there, so the technology needs to be 10,000 times better. Extremely difficult, but not impossible.”
Liens :
https://www.nirgal.net/hohmann.html
Illustration de titre :
Le voyage vers Mars en suivant l’orbite de transfert de Hohmann. Les dates sont celles de l’envoi des rovers Spirit (10 juin 2003, arrivé sur Mars le 04 janvier 2004) et Opportunity (7 juillet 2003, arrivé sur Mars le 25 janvier 2004). Credit NASA/JPL.
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Index L’appel de Mars 24 08 30
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39 Responses
Je ne voudrais pas trop doucher les espoirs, mais je doute beaucoup qu’un premier vol habité du Starship vers Mars puisse avoir lieu déjà en 2031. Et en tout cas pas avant, malgré les déclarations d’Elon Musk, je suis sur ce point pleinement d’accord avec Monsieur Brisson. Le « boss » de SpaceX est d’ailleurs coutumier des annonces « fantaisistes » ou, pour le moins, irréalistes (comme le relève par exemple: https://www.cieletespace.fr/actualites/non-les-premiers-vols-habites-vers-mars-n-auront-pas-lieu-dans-4-ans) concernant le calendrier de développement du Starship (et d’autres projets également; à voir ce qu’il est advenu de son « Hyperloop », … ou « Swissmetro revisité » par exemple!). Il y a encore tant d’étapes à franchir, non encore testées, dont on ne sait pas ce qu’elle donneront: le ravitaillement en orbite, le stockage de longue durée des ergols cryogéniques, l’alimentation en énergie du vaisseau pendant son transfert Terre.Mars, la descente et l’atterrissage d’un vaisseau de la masse du Starship sur la planète rouge, la possibilité de produire ins situ les ergols nécessaires au retour, etc., etc. Musk veut avancer « plus vite que la musique » et j’ai déjà souvent ici fait part de mon inquiétude à ce sujet. Il faut absolument que la première tentative habitée vers Mars soit un succès (comme cela a été le cas pour la Lune avec Apollo 11, heureusement que cette mission n’a pas connu le sort d’Apollo 13 sinon on ne serait peut-être pas encore allé sur notre satellite naturel!). Un échec retentissant, avec perte de l’équipage, condamnerait pour longtemps, si cd n’est sine die, toute nouvelle tentative. Attention, danger!
Des promesses sur les réseaux sociaux qui n’engagent que ceux qui les croient, c’est très bien. Mais dans la vie, il y aussi des contrats. Sur lesquels, en revanche, on ne peut pas écrire n’importe quoi. Il y a aussi la Lune, plus proche et facile que Mars. Alors qu’on commence déjà par nous dire ce qu’il en de la répétition automatique du HLS, sur laquelle on est sans nouvelles, et je m’intéresserai ensuite à ce qu’on raconte sur celle pour Mars …
Bien sûr qu’il y a la Lune. Mais ce qui intéresse vraiment Elon Musk (comme moi-même d’ailleurs). C’est Mars. De toute façon Mars ou la Lune ne seront possibles que si le Starship vole.
Tout le monde est bien conscient de cette « condition préalable » et c’est à cette faisabilité qu’Elon Musk pense quand il parle de deux ans pour Mars
Je suis assez d’accord avec vous Monsieur Baland. Musk parle de vols « prochains » vers Mars, alors qu’on n’arrive même pas à répéter ce qui a été réalisé il y a plus d’un demi siècle sur la Lune. Je pense que c’est totalement irréaliste. Au train où « cafouille » le programme Artemis (y. compris HLS, dont effectivement on n’entend plus guère parler; où en est son développement?), je ne parierais même pas que les « Américains » arrivent réellement à retourner sur la Lune avant 2031; alors Mars … ! Je voudrais pourtant vraiment y croire car, comme c’est le cas pour Monsieur Brisson, mon âge ne me permet pas d’attendre encore des décennies ( 🙁 ), mais ma « déformation professionnelle » d’ingénieur me force d’un autre côté à rester réaliste.
La FAA semble freiner Elon Musk.
Non, la FAA fait simplement son travail; il ne faut pas voir des complots partout (ce qui serait d’ailleurs idiot, car se serait se tirer une balle dans le pied puisque le Starship est indispensable pour la réussite du programme Artemis). De même, Boeing n’a pas été autorisée, par précaution, à rapatrier les astronautes que le Starliner avait amené sur l’ISS, alors qu’on voit bien maintenant que cela aurait été tout-à-fait possible.
C’est le job ingrat de tout organisme de régulation/contrôle, d’être l’empêcheur de danser en rond sans contraintes (j’en sais quelque chose pour avoir exercer pendant plusieurs années le rôle de contrôleur à la radioprotection au sein du Laboratoire de Génie atomique de l’EPFL)! On sait que Musk aimerait bien passer outre les règlementations, mais dans un pays « policé » cela ne se passe pas ainsi. C’est d’ailleurs une raison de plus qui fait penser que le calendrier qu’il annonce pour une première mission habitée vers Mars n’est pas du tout crédible.
Désolé mais ce n’est pas exact. La FAA ne fait pas son travail, elle fait du zèle en imposant des précautions ridicules.
Il suffit pour s’en convaincre de lire les attendus de sa décision de reporter l’IFT5:
La FAA contrôle l’application de la loi et des règlements. C’est ainsi que fonctionne l’industrie. Space X s’y plie comme les autres, et il en sera de même pour Mars. Cela rejoint du reste notre précédente discussion.
Comme le poids des normes ne fait que croître, les délais sont longs, quitte en effet à impatienter les internautes.
Quant à parler d’abus ou de biais, attendons le résultat d’une commission d’enquête (que, pour le moment, personne n’a jugé utile de demander). Le reste n’est que verbiage.
Vous ne connaissez visiblement pas le difficile travail de telles institutions.ni l’énorme responsabilité qui pèse sur elles. La FAA ne fait pas plus de « Zèle » à l’encontre de SpaceX qu’envers Boeing par exemple (je le répète, pourquoi le ferait-elle? ce serait de la part d’une administration « américaine » se tirer une balle dans la pied), elle fait juste son « job » au plus près j’en suis sûr de la conscience des « contrôleurs » impliqués.
Imaginez seulement qu’un Starship explose peu après son décollage (presque une petite bombe atomique) et provoque de gros dégâts voire des morts, à Boca Chica Village. L’opinion publique se retournerait immédiatement contre la FAA pour avoir autoriser le tir « à la légère » et les responsables de cette institution en paierait un prix très élevé. Facile de les accuser de zèle quand on n’a soi-même aucune responsabilité à assumer.
Il est probable qu’en 2028, Elon Musk doive s’occuper de sa campagne électorale en vue de la présidence des USA. Mars passera donc au second plan.
Je ne pense pas que Mars passerait au second plan. Pour Elon Musk L’objectif Mars n’est pas une lubie passagère ou opportuniste. Il est solidement ancré dans son esprit.
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Par contre si Kamala Harris est élue et que Michael Whitaker reste Directeur de la FAA, les chances pour SpaceX de pouvoir envoyer un Starship pour Mars en 2027, seraient extrêmement minces.
Rappel d’une règle que Trump a essayé d’activer contre Obama par une fake news: Obama ne serait pas né aux US. Pour être président aux US, il faut y être né: notre champion de la mobilité électrique est né en Afrique du Sud.
Vous avez raison, un candidat à la présidence des Etats-Unis doit être né aux Etats-Unis (Obama est né à Honolulu).
Ceci dit, Elon Musk aura intérêt à être très actif dans la prochaine campagne présidentielle US. Une présidence démocrate (à la mode d’aujourd’hui, qui n’est pas celle de JFK) pourrait l’empêcher d’envoyer des hommes sur Mars.
On comprend que votre choix du candidat pour la prochaine élection présidentielle est le même que celui de l’industriel de la mobilité.
Pour rappel, le candidat à sa propre réélection n’a rien fait pour le projet Mars durant son mandat 2017-2020. Mars ne l’intéresse pas.
Je vous trouve donc bien optimiste pour ce qu’il pourrait faire dans un 2e mandat de président entre 2025-2028. Mars n’a jamais été sa priorité et ne le sera jamais.
Et s’il traite Mars comme il a traité la COVID, je crains qu’il veuille traiter la protection planétaire avec de l’eau de Javel comme il voulait traiter la COVID en 2020.
Je doute très fortement que Trump ne soutienne pas Musk à partir du moment où Musk soutien sa candidature. Encore une fois, comme je vous l’ai déjà dit, l’objectif Mars est fondamental pour Musk. Il n’y renoncera pas, quelle que soient les éventuelles contreparties.
Il me semble qu’il a été plusieurs fois rappelé ici que ce blog n’est pas l’endroit pour lancer des débats politiques., surtout sur des sujets très sensibles et clivants. Il serait bon de s’en tenir à cette règle. D’autant plus dans le cas précis que l’élection ou non de Trump a des implications qui dépassent de très très loin la question de savoir si Musk sera ou non autorisé à envoyer des Starships habités vers Mars. Il faut garder le sens des priorités!
L’analyse du portefeuille de notre industriel de la mobilité electrique révèle que seul le montant de son patrimoine prime. Le coup de 50 milliards de dollars capté aux actionnaires en 2024 le révèle avec clarté: actuellement 20% de la fortune de notre industriel prêt à tout pour capter des ressources par milliards.
S’il devient l’auditeur de l’Administration US comme Trump l’aimerait, ce pays va s’effondrer comme Twitter, devenu très récemment l’exemple d’une gestion calamiteuse pour les grands medias de la finance.
Depuis août 2023, le cours de l’action X (Twitter) a augmenté de 22%.
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Je ne comprends votre acharnement contre Elon Musk. Vous pouvez lui trouver tous les défauts que vous voulez en fonction de vos propres critères scientifiques mais vous ne pouvez pas lui retirer ses qualités de dirigeant d’entreprises! Si les actionnaires de ses entreprises sont d’accord pour lui laisser prélever des bénéfices, qu’est ce que ça peut vous faire, quel que soit le montant?
Juger les qualités du manager Musk:
X, une affaire qui roule, vraiment? Du Washington Post:
Musk’s Twitter investors have lost billions in value. Elon Musk bought Twitter with a combination of his own money, bank loans and capital raised from friends and associates. Here’s how far his investors are underwater.
https://www.washingtonpost.com/technology/2024/09/01/musk-twitter-investors-underwater/
Du Washington Post:
Elon Musk
– Return to menu Investment: $33.5 billion commitment, consisting of Tesla shares and his own wealth, along with co-investors, including those listed below.
– 2024 value: $9.38. Difference: -$24.12 Billion
Monsieur Roten, vos commentaires dévient totalement de la ligne de ce blog. Il n’est plus question d’exploration spatiale ni de politique spatiale.
Si vous continuez dans cette voie, je serais contraint de supprimer ce que vous écrivez.
Pour être complet, il convient d’ajouter qu’un jugement, publié en janvier 2024 et prononcé par une juge du Delaware, sur appel d’un petit actionnaire en 2022, a annulé cette décision du conseil d’administration de Tesla, littéralement « capturé » par son président (jusqu’en novembre 2018), de le rémunérer avec ce montant faramineux abusif de 56 milliards de dollars, selon un plan auto-attribué en 2018 pour les cinq années 2018 à 2022, au vu des performances boursières :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Tesla_(automobile)#Gouvernance
https://www.lemonde.fr/economie/article/2024/01/31/elon-musk-voit-56-milliards-de-dollars-de-remuneration-de-tesla-lui-echapper-sur-decision-de-justice_6213939_3234.html
https://www.lemonde.fr/idees/article/2024/02/19/une-partie-des-actionnaires-de-tesla-se-comporte-comme-si-ce-n-etait-pas-le-groupe-qui-etait-cote-en-bourse-mais-elon-musk-lui-meme_6217291_3232.html
La valeur d’une action Tesla en décembre 2018 était de 22,19 dollars (1 dollar en 2004); elle est aujourd’hui de 183 dollars après avoir atteint un pic de 371 dollars en Octobre 2021. La valeur en bourse de la société est passée de 60 milliards à plus de 650 milliards (pour un prix par action de 200 dollars). En 2004 lorsqu’il a lancé sa société, Elon Musk a investi 6,35 millions de dollars pour 16% du capital.
N’importe quel actionnaire qui aurait placé 100.000 dollars en 2018, en aurait plus de 800.000 aujourd’hui. Elon Musk a risqué de perdre ses 6,35 millions, il a réussi a les valoriser par des moyens réguliers. Personne ne peut le lui reprocher.
Lisez l’explication de ses droits par la revue spécialisée, Barron’s:
Il y a de quoi être pessimiste pour le timing du voyage en effet. Il faudra attendre encore beaucoup, surtout si on veut prendre le minimum de risques. Mais il y a un point sur lequel on peut avoir un peu d’espoir: l’effet des radiations. Les dommages sont surtout sur l’ADN, la médecine va certainement faire des progrès sur sa réparation. D’autre part, certains individus seraient plus résistants à ce problème, cela sera étudié. Les rovers actuellement en action semblent ne pas trop souffrir des micro-météorites. Le probléme serait plutôt en cas de météores plus gros.
Il sera très difficile d’éviter les conséquences des radiations. En effet un impact peut couper et éventuellement disperser des molécules complexes essentielles à la vie et à la reproduction. Les seules solutions sont de limiter le nombre d’impacts et de laisser l’auto-reparation se faire. C’est pour cela qu’il faut à la fois limiter la dose reçue et éviter les irradiations trop intenses. Pour cela deux solutions, le bouclier ou la durée du vol. Il n’y a pas de bouclier efficace contre les HZE de GCR (ils seraient trop massifs). La durée du vol, c’est pour cela qu’aujourd’hui, compte tenu de la durée du voyage, avec propulsion chimique, on ne peut pas envisager d’aller plus loin que Mars, ni même de faire plus de deux ou trois allers et retours Terre / Mars / Terre dans une vie.
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Pour les micro-météorites le risque est non négligeable pour les scaphandres ou les dômes vitrés. C’est pour cela qu’il vaut mieux envisager des habitats avec une couche de regolithe de protection ou creusées dans la roche (ce qui donne aussi une protection contre les radiations).
Il pourrait être possible d’au moins limiter fortement l’exposition aux radiations cosmiques par des moyens actifs (« bouclier électromagnétique »). L’ESA en particulier (la NASA aboutissant de son côté aux mêmes conclusions) a réalisé une importante étude, connue sous le sigle SR2S (pour « Space Radiation Superconducting Shield »), qui tend à montrer qu’un bouclier utilisant des bobines supraconductrices permettrait de réaliser une protection efficace des spationautes pour une masse inférieure à celle d’un bouclier passif (parois épaisses) de même efficacité et avec une consommation d’énergie minimale en raison de la supraconductivité.
La question des radiations n’est donc peut-être pas sans solution « raisonnable »; il serait intéressant de poursuivre (voire intensifier) les études sur ce sujet avant d’envoyer des êtres humain se faire inutilement irradier dans l’espace (de ce point de vue, le récent « trip » de Polaris Dawn n’est pas vraiment conforme au principe « ALARA », même si la durée de l’exposition des 4 astronautes, dont deux femmes, c’est à souligner, a été relativement limitée).
Réparer les dommages de l’ADN par les radiations? Bonne chance!
Les radiations tapent au hasard pour provoquer des mutations dans la séquence de l’ADN (la lecture de l’ADN est mon métier). Les mutations secondaires sont sélectionnés provoquant ainsi des cascades de gènes très différentes pour un même type de tumeur. Il n’y a pas de solution unique à la diversité génétique d’un type de tumeur.
Des solutions apparaissent qui demandent des quantités importantes d’information de patients, l’accès au laboratoire et à des spécialistes.
Ces solutions sont coûteuses en ressources: difficiles d’accès sur la Terre, quasiment impossibles sur Mars.
L’accès à une telle médecine ne sera possible sur Mars, que si elle sera disponible sur Terre. Pour donner une idée, les vaccins COVID se sont développés sur une techno créée pour produire des réactions du système immunitaire souhaitée pour répondre d’abord à un type de tumeur. Votre demande de réponse aux différents types de tumeurs demanderait de multiplier par cent, par mille, l’effort similaire développé pour un vaccin contre la COVID.
Actuellement, il n’y a pas de solution disponible contre ces attaques au hasard des radiations sur l’ADN.
Et à moins d’une très grosse surprise, votre demande n’aura pas de réponse avant deux décénnies au moins (et je suis optimiste).
Je crois qu’il ne faut pas trop s’exciter sur ces questions de « réparation des dommages cellulaires ». Comme le préconise très justement la sagesse populaire: « mieux vaut prévenir que guérir ». Il faut en priorité se donner les moyens de limiter au maximum l’exposition des spationautes/astronautes aux radiations comiques avant de chercher à les guérir des possibles conséquences néfastes d’une trop forte irradiation.
De ce point de vue, je suis étonné que la « mission » Polaris Dawn ait été autorisée (ce qui montre que les autorités de régulation US ne font pas tant de zèle que ça tant qu’aucune catastrophe d’importance est à craindre et pourrait leur être reprochée); ce n’est pas en accord avec le principe ALARA (« As low as reasonably achievable »), en particulier pour des femmes encore en âge de procréer. En tant que contrôleur à la radioprotection, je n’aurais personnellement jamais donné mon feu vert à une telle entreprise.
C’est le problème qui se pose à ceux qui essaient de traiter les maladies auto-immunes. Et aussi comment allez-vous protéger les cosmonautes durant le voyage Terre-Mars?
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Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont reçu leur prix Nobel de chimie pour leur découverte à ce sujet en 2012 : les « ciseaux à découper l’ADN ». Et on continue leurs travaux!
Le détecteur RAD du rover Curiosity, actif depuis douze ans (dès le 6 août 2012) sur Mars, mesure une radioactivité, due aux particules galactiques de haute énergie, en moyenne, de 1,8 mSv par jour ; ce serait donc plus de 650 mSv par année terrestre, dont seulement 3 à 5% sont dus aux radiations issues du Soleil, cela sans compter les 4 à 5 événements de tempêtes solaires enregistrés (juillet 2012 était juste passé, mars 2015, septembre 2017, février 2022 et mai 2024).
Le diagramme ci-dessous montre les diverses doses reçues durant un an sur Terre (4 mSv), durant six mois dans l’ISS (près de 80 mSv), durant un voyage de six mois vers Mars ou depuis Mars (avec protection) et durant un séjour de 500 jours sur Mars avec protection (plus de 320 mSv les trois fois) : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/PIA17601-Comparisons-RadiationExposure-MarsTrip-20131209.png
Les quelque 960 mSv subis, soit quasiment 1 Sv en tout, en deux ans et demi (malgré les protections ; sinon cela aurait été plus de 1,6 Sv) ne sont bien sûr pas une dose ponctuelle.
On retiendra cette constatation sanitaire : « Une dose de un sievert (= 1’000 mSv) est un bon ordre de grandeur pour qualifier une irradiation de dangereuse pour la victime, justifiant un suivi médical particulier par la suite : en cas d’irradiation ponctuelle, la victime souffrira du « mal des rayons », et aura besoin d’un suivi hospitalier. Cette exposition entraîne le risque de développer un cancer mortel de 5 % ».
Diagramme intéressant, merci. Cependant, il faudrait savoir avec quelle protection on reçoit autant de radiations pendant un séjour sur Mars. Ce que je veux dire c’est qu’il y a une différence entre quelqu’un qui va rester à l’abri dans un habitat recouvert d’une couche de régolite de 2 mètres (en agissant à l’extérieur par robots interposés) et quelqu’un qui va circuler en surface de Mars dans un rover.
Par ailleurs on peut se poser la question de l’endroit sur Mars où l’on reçoit une telle dose. La dose de radiations ne sera pas la même au sommet d’Olympus mons (pression atmosphérique 30 pascals) et le fond d’Hellas planitia (pression atmosphérique 1100 pascals).
L’intérêt d’aller sur Mars n’est pas de s’y balader en scaphandre mais d’y commander des robots en direct (sans décalage de temps).
Je crois que ces radiations galactiques énergétiques ne doivent guère être sensibles à la densité (ou à la pression) atmosphérique.
Quelle protection !
Avec les 1,8 mSv par jour en moyenne (selon Curiosity) reçus sans protection aucune, la dose reçue en 500 jours de séjour martien serait de 900 mSv, soit quasiment déjà le maximum envisageable en incluant encore les deux voyages de six mois chacun.
Pour arriver aux quelque 250 à 300 mSv du diagramme, il faut ne recevoir que 0,5 à 0,6 mSv par jour en moyenne durant 500 jours, soit disposer d’une protection telle que l’intensité reçue soit divisée par trois. En quoi consistera-t-elle ? Les solutions existent.
Certes les radiations galactiques dures (GCR-HZE) ne sont pas très sensibles à la densité atmosphérique martienne mais un peu tout de même et en tout cas les radiations solaires le sont beaucoup plus.
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Ceci dit pour pouvoir vivre sur Mars, il faudra disposer d’une protection efficace. Cela suppose un écran de régolithe important (la fameuse épaisseur de deux mètres qui est la profondeur du sol à laquelle le sondage d’ExoMars doit permettre d’accéder). Et donc l’obligation pour les personnes évoluant en surface de Mars de limiter très fortement leur temps de sortie. Ils devront porter sur eux des compteurs Geiger. Mais cela ne devrait pas empêcher les EVA indispensables. Sur Terre il y a très peu de personnes qui restent à l’extérieur de leur maison ou de leur bureau plus de deux heures par jour. Et sur Mars, ne serait-ce que du fait de la rareté des hommes, on devrait utiliser beaucoup de robots, notamment humanoïdes.
Bonjour
Apparemment Elon Musk commence a parler de gravite artificielle …
Il y a pas mal de questions que Musk a jusqu’ici laissées de côté dont il devra s’occuper avant de songer à envoyer des astronautes sur Mars. Et cela laisse planer un doute sérieux sur la crédibilité du calendrier qu’il a annoncé pour une telle mission « inaugurale ».
Une personne unique ne peut pas penser toutes les questions qui se posent pour aller dans l’espace, Elon Musk est bizarre mais il a quand même eu des réussites ou alors ce sont ses ingénieurs qui sont formidables.
Logiquement, il y a certainement une différence entre quelqu’un qui reste sous une couche de régolithe de 2 mètres et quelqu’un qui circule sur la surface de Mars ou alors le régolithe n’est pas une protection. Mais les recherches sur les manipulations visant la guérison de l’ADN seront intéressantes tôt ou tard soit en médecine soit pour le spatial (à Philadelphie?)
Si nous nous sommes posés ces questions, Musk et son entourage se les sont nécessairement posées aussi. Et s’il n’y répond pas ou fait mine de les ignorer depuis vingt ans qu’il nous parle de Mars, c’est qu’il n’est pas sincère.
Musk en en effet un entrepreneur couvert de réussites. C’est aussi un menteur récidiviste condamné comme tel par les tribunaux de son pays. Il faut montrer un peu de discernement dans ce qu’il raconte, surtout sur les réseaux sociaux.
Quand on parle de « Musk » dans ce contexte c’est évidemment une façon raccourcie de faire allusion à « SpaceX » et ses ingénieurs. Bien sûr que ce n’est pas Elon Musk lui seul (et même, principalement) qui a conçu et dessiné le Starship, ni tout ce qui tourne autour!
Quant aux réussites du « boss » de SpaceX, elles sont indéniables (je pense en particulier aux « Falcons »), mais il a aussi connu des échecs, le dernier en date étant « l’hyperloopé » 🙂 ! Il semble aussi que Tesla connaisse des difficultés (mis à part qu’une publication récente du TCS indiquait que la Tesla est le modèle de voiture de grande diffusion en Suisse, tous types confondus, qui connait le plus de pannes que les patrouilleurs de cette association sont appelés à traiter).