Exploration spatiale - le blog de Pierre Brisson

Du 20 au 23 Octobre à l’Arizona State University, ASU, (Tempe/Phoenix), la Mars Society américaine tiendra sa 25ème convention annuelle. Le thème en est « Searching for Life with Heavy Lift » (« A la recherche de la Vie avec lanceur lourd »). C’est un événement très riche puisqu’il y aura 29 conférences plénières réparties sur 4 matinées plus 140 présentations regroupées par cinq par demi-heure, dans trois sessions d’après-midi ; une table ronde « Search for Life on Mars » le soir. C’est aussi un réacteur pour accélérer l’accession de l’homme à la Planète Rouge.

Vous pouvez consulter le programme détaillé ici.

Le principe est de parler non seulement des projets sur les futures missions habitées sur Mars mais aussi d’exploration robotique, donc de science et de technologie dans tous les domaines.

A cette occasion, toutes les institutions et sociétés impliquées dans le projet de l’homme sur Mars et l’exploration présente et future de la planète vont pouvoir dialoguer. Il y aura la Mars Society bien sûr et son charismatique président Robert Zubrin, imprégné du sujet depuis le début des années 1990 quand il était l’une des locomotives du « Mars-Underground » universitaire. Mais aussi la NASA, l’ESA, Thalès Alenia Space, l’Université de Sciences et Technologies de Chine (émanation de l’Académie des Sciences et l’Université chinoise la plus impliquée dans les technologies astronautiques) et bien d’autres institutions ou universités seront brillamment représentées, sans oublier le NewSpace, très dynamique aux Etats-Unis (Voyager Space Holdings, Star Harbor Academy ou Blue Origin). Les « key speakers », seront les suivants :

  • Pamela Melroy, NASA Deputy Administrator & Former Astronaut
  • Peter Beck, Founder, CEO, & Chief Engineer, Rocket Lab
  • Dr. Ezinne Uzo-Okoro, White House Assistant Director for Space Policy
  • Dr. Marcia Rieke, Principal Investigator, James Webb Space Telescope, & Professor, Univ. of Arizona
  • Michael Edmonds, Senior Vice President, Blue Origin
  • Dr. Albert Haldemann, Mars Chief Engineer, ESA
  • Dr. Vandi Verma, NASA Chief Engineer, Robotics Operations, Perseverance Rover Mission
  • Dylan Taylor, CEO, Voyager Space Holdings
  • Dr. Jingnan Guo, Researcher, University of Science & Technology of China
  • Dr. James Green, Former NASA Chief Scientist
  • Maria Antonietta Perino, Director, Space Economy Exploration & Int’l Network, Thales Alenia Space
  • Dr. Kris Zacny, Vice President, Exploration Systems, Honeybee Robotics
  • Maraia Tanner, Founder, Star Harbor Academy (Colorado)
  • Dr. Joe Michalski, Planetary Scientist, University of Hong Kong

Vous pourrez les écouter et éventuellement les interroger depuis l’Europe mais il sera plus difficile d’assister « en virtuel » aux présentations de l’après-midi car les neuf heures de décalage horaire entre Phoenix et la Suisse ne vont pas aider mais beaucoup seront enregistrées et pourrons être vues ensuite sur You-tube. Dans ces sessions d’après-midi, les différents thèmes abordés seront les suivants : R&D technologique ; questions médicales ; l’établissement permanent ; simulations analogues ; questions politiques et légales ; futur de l’humanité. Le thème dominant sera la R & D technologique puisqu’il sera traité continument tous les jours. Il ne faut pas oublier que la Mars Society a été fondée par un ingénieur.

Ce sera aussi la finale de la « Telerobotic Mars Design Competition », un concours permettant de mettre en valeur les plus inventifs et les plus réalistes concepteurs d’une flotte de robots de tout type pouvant faire partie d’une mission de 10 tonnes en surface de Mars. Une telle flotte pourrait comporter tout un ensemble d’acteurs, non exhaustivement : des rovers à roues ou à chenilles, des hélicoptères, des avions, des ballons ou d’autres types de véhicules volants, des robots à pattes, pieds ou ailes, y compris des humanoïdes ou insectoïdes. La pluralité d’instruments fonctionnant ensemble est un concept nouveau (esquissé par Ingenuity avec Perseverance ou avec les rovers et leurs relais satellitaires) qui pourra être mis en pratique dès que de gros porteur tels que le Starship, pourront accéder à l’environnement martien et livrer au sol des charges beaucoup plus importantes qu’aujourd’hui (avec le Starship, cent tonnes au lieu d’une tonne). Nul doute que ce concours pourra donner des idées à nos étudiants de l’EPFL qui ont si brillamment réussi dans le cadre de Xplore à obtenir la deuxième place dans le concours européen des rovers cette année 2022 (je me chargerai d’attirer leur attention sur le sujet !).

L’autre événement notable de cette convention sera la table ronde sur la Vie (« Search for Life on Mars ») qui aura lieu le 20 octobre de 19h00 à 20h30 en Arizona donc (malheureusement) encore pendant la nuit en Europe. Outre Robert Zubrin, les participants sont tout à fait remarquables : Steven Benner, Jan Spacek, Jim Bell. Ce dernier, astronome et planétologue diplômé, professeur au département d’exploration spatiale de l’Arizona State University et participant à de multiples missions de la NASA, est le président de la Planetary Society, la plus ancienne (1980, avec Carl Sagan) et la plus importante institution non gouvernementale à but non lucratif dans le monde dédiée à la promotion de l’exploration spatiale. Elle compte plus de 60.000 membres et dispose de plusieurs milliards de ressources par an. Jan Spacek est un chercheur en biochimie de la société Firebird Biomolecular Sciences, spécialisée dans la conception de réactifs biologiques (dont on comprend l’importance pour l’identification de possibles formes de vie ou de près-vie sur Mars). Steven Benner a été professeur de chimie à Harvard et à l’ETHZ. C’est lui qui a mis en évidence il y a plusieurs années, que la formation des premières molécules prébiotiques avait nécessité l’alternance rapide de sécheresse et d’humidité. En effet, à certaines étapes initiales du processus menant vers la vie, il a fallu un milieu sec pour permettre l’action des borates sur les hydrates de carbone pour empêcher la décomposition des molécules organiques en goudron, et l’action des molybdates sur les glucides pour favoriser la création de ribose.

Enfin La Mars Society organise une table ronde sur son nouveau programme éducatif, « International Mission to Mars », une formation et un concours proposés aux lycéens du monde entier. L’initiative s’inspire de l’approche adoptée dans les cours de conception ingénieuriale en équipe des plus grandes universités du monde (sur un thème général et des sous-groupes spécialisés travaillant en compétition). Le programme commencera cette année par une formation de six semaines sur le thème du design d’une mission spatiale et se terminera par un concours. Cette innovation est évidemment rendue possible par le progrès des télécommunications (Zoom) auquel aujourd’hui tous les jeunes peuvent avoir accès dans le monde.

Bien sûr celui qui cherchera trouvera parmi les quelques 170 présentations, certaines qui ne lui plairont pas, peut-être parce que selon nos critères européens, elles auront dépassé les limites entre science ou prospective et science-fiction. Mais cette audace ou cette façon de parler du futur comme s’il était « à portée de la main », est propre à la démarche intellectuelle américaine. Ce qui compte avant tout, c’est la force de l’ensemble, la très grande qualité et le sérieux de beaucoup de travaux présentés. C’est cela et l’enthousiasme généré par la passion qui nous permettront d’aller sur Mars beaucoup plus tôt que certains grincheux persistent à refuser de le croire.

Il y aura des rencontres et des échanges. Les participants à la Convention vont conforter leurs connaissances et leurs idées, faire avancer leurs projets avec des corrections et des suggestions. Nul doute que cela influencera l’opinion publique et les agences. Je rappelle que c’est grâce à Robert Zubrin que la NASA a compris au début des années 90 que contrairement à ce qu’avait prévu Werner von Braun, il fallait produire son carburant de retour sur Mars et non l’apporter avec soi depuis la Terre.

Si vous le souhaitez, vous pouvez participer à distance, pourvu que vous ayez au préalable adhéré à la Mars Society US. Voir : https://www.marssociety.org/2022-convention-virtual-attendee-registration-instructions/?mc_cid=fc02f432e0&mc_eid=b569b718a5

Autres liens :

https://www.marssociety.org/news/2022/10/06/2-weeks-out-from-2022-intl-mars-society-convention-at-asu/

https://www.marssociety.org/news/2022/01/10/mars-society-announces-telerobotic-mars-expedition-design-competition/?mc_cid=cb27a6c040&mc_eid=559dc6527c

https://www.marssociety.org/news/2022/09/08/a-new-way-to-teach-science-zubrin-op-ed/?mc_cid=48bba49a76&mc_eid=6492e5eac7

Pour toutes informations plus précises sur la Convention:

https://www.marssociety.org/

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 22 10 22

14 réponses

  1. Intéressant, cela fera connaître sans aucun doute beaucoup de choses et organisera les actions futures. Mais deux remarques: Elon Musk n’y sera pas? Faut dire qu’il se disperse de façon vertigineuse! Ensuite, le but de cette manifestation semble hésiter entre deux pôles (faire de la vulgarisation, organiser une collaboration) ou alors j’ai mal compris. Bien entendu cela sera très utile mais attendons de voir ce qui va en sortir concrètement . S’agit-il de lancer des projets fermes ou de cogiter l’avenir de façon un peu vague? C’est une sorte de congrès. Peut-être un projet collectif de lanceur puissant sera-t-il abordé? Qui sait?

    1. Non Elon Musk n’y sera pas mais il ne faut pas oublier qu’il était la vedette de la convention 2020 et qu’en 2019 c’était son adjoint chargé du projet Mars, Paul Wooster.
      Par contre, ne vous inquiétez pas on parlera du Starship. Notamment dans une session du lundi après-midi, Gary Johnson a prévu une présentation « Starship at Mars ». Gary a soulevé un point très important qui est celui de la masse de ce vaisseau sur le sol de Mars. L’atterrissage mais aussi la mise en charge du vaisseau pour son retour sur Terre (remplissage des réservoirs d’ergols) pose un problème relatif à la densité du sol martien compte tenu de ce que l’ensemble de la masse ne reposera que sur trois pieds et qu’il n’y aura pas de plateforme d’atterrissage pour le premier vol (et même le second!). Le site d’atterrissage devra donc être choisi avec particulièrement de soin pour que le vaisseau ne s’enfonce pas trop dans le sol et reste « droit ».
      D’une manière générale la convention est l’occasion de faire le point de ce qu’on sait de Mars et des technologies nécessaires pour y aller et y vivre, et bien sûr d’échanger sur ces sujets.

      1. Avant de s’inquiéter du site d’atterrissage sur Mars et d’y « refaire le plein », il me semble qu’il faudrait déjà commencer par s’intéresser à la question de la fourniture d’énergie à bord du vaisseau PENDANT le trajet Terre-Mars (et, ensuite, au retour). Je suis en train de me pencher sur cette question et quelle que soit la solution envisagée (solaire et nucléaire en particulier, les autres – batteries, piles à combustible – étant exclues « d’office ») on se heurte à des impossibilités compte tenu de la conception du Starship. Je serais curieux de savoir comment SpaceX compte s’y prendre pour assurer cette alimentation en énergie pendant déjà au moins ne serait-ce que les 6 mois du voyage interplanétaire.

  2. Le nucléaire est quand même une solution à envisager. Voyager 1 et 2 avec leur centrale au plutonium ont stupéfait les scientifiques par leur efficacité. C’est dangereux mais ce ne sera qu’un danger parmi d’autres et on peut espérer que les cosmonautes seront protégés. Le solaire peut être un complément, il vaut mieux plusieurs cordes à son arc. Mais plus on s’éloigne plus l’ensoleillement baisse et un long voyage à grande vitesse pourrait lui faire rencontrer des cailloux dommageables pour les panneaux. Si l’on débarque dans un endroit intéressant pour son relief mais en pleine nuit! Le gros problème n’est-il pas l’atterrissage sur mars? Les parachutes pour de petits engins oui. Mais si on veut amener beaucoup de matériel il faudra des rétro-fusées bien contrôlées

    1. « on peut espérer que les cosmonautes seront protégés. » Là est bien le hic! Si on calcule la masse de blindage nécessaire pour protéger des êtres humains selon les règles de l’ICRP, et pas seulement des composants électroniques, on arrive facilement à plus de cent tonnes dans le cas du Starship, les occupants du vaisseau ayant littéralement le/s) réacteur(s) « sous les pieds »! Totalement irréalisable! Même en admettant que l’on abaisse les doses limites pour le domaine spatial (nais le Starship est supposé transporter des « passagers » pas uniquement des astronaute professionnels et on ne voit pas pourquoi on accepterait qu’ils soient irradiés bien au-delà des normes admises), la charge utile effective qui resterait à disposition serait fortement réduite.

      1. Certes mais ne peut-on imaginer des solutions, c’est à dire des protections moins massives et bien sûr, efficaces ?
        .
        Dans son étude de Megapower (« heat pipe reactor » à fission pouvant générer une puissance de 1 à 10 MWe) le DoE des Etats-Unis veut disposer à la périphérie du réacteur (après le bouclier/réflecteur d’alumine renvoyant les neutrons vers le combustible) une série de tambours rotatifs revêtus chacun d’un arc de carbure de bore. Ces arcs ont pour fonction de freiner la réaction en étant plus ou moins exposé vers le cœur (NB: le carbure de bore, B4C, est un puissant absorbeur de neutrons). Si ces arcs de carbure de bore peuvent absorber les neutrons, ne pourraient-ils pas empêcher leur diffusion au-delà de l’enceinte qu’ils constituent autour du réacteur ? Ne pourrait-on, au besoin, envelopper le réacteur dans une couche continue de carbure de bare?
        .
        L’ensemble du Megapower est un cylindre de 4 mètres de long et de 1,5 mètres de diamètre qui devrait peser entre 35 et 45 tonnes (dont 3 tonnes de combustible). Cela pourrait être transporté dans un Starship (capacité 100 tonnes). Surtout qu’on n’aurait sans doute pas besoin d’une puissance embarquée de 10 MWe et qu’on pourrait se contenter de 1 seulement (dont on peut supposer que la masse serait plus réduite).
        .
        J’aimerais avoir votre point de vue sur ce réacteur et les protections qu’il nécessite:

        1. Les tambours rotatifs constatés d’un matériau réflecteur (Be par exemple) avec une face (120°) couverte d’un absorbeur de neutrons (B4C typiquement) ne servent pas de blindage mais remplacent dans les réacteurs spatiaux les barres de contrôle qui équipent les réacteurs terrestres, car en apesanteur on ne peut par définition compter sur la gravité pour introduire de telles barres dans le coeur du réacteur. J’ai abondamment consulté la littérature concernant les blindages biologiques pour les réacteurs à usage spatial et, outre qu’il n’y évidemment aucun calcul (calculs basés sur des codes de Monte Carlo demandant de très grosses puissances) qui ait déjà été fait pour la configuration du Starship qui ne permet pas d’éloigner le(s) réacteur(s) des quartiers habités du vaisseau, si on se base sur des calculs de blindage OPTIMISES (W/LiH, nettement la solution la plus « légère » possible) fait pour des réacteurs d’une centaine de kWe de puissance (de type SAFE-400 par exemple, j’ai estimé qu’il en faudrait deux pour le Starship), on arrive effectivement à des masses dépassant les 100 tonnes. Même d’ailleurs en admettant que les 35 à 45 tonnes énoncées plus haut soient réalistes, cela diminuerait fortement la charge utile effective du Starship, Sans compter qu’il faut en outre prendre en considération la question des radiateurs, de dimensions non négligeables là encore. Je suis en trains de finaliser une petite étude sur ces questions et les résultats que j’obtiens me font douter fortement que l’option nucléaire soit applicable dans le cas du Starship (d’ailleurs, Elon Musk ne la jamais évoquée à ma connaissance).

          1. Merci de cette évaluation Pierre-André. Ces remarques vaudraient-elles également pour un ensemble de kilopowers, plus petits, puissance environ 10 kWe mais mais maniables et moins massifs (1,8 tonnes par unité)?
            Pour ce qui est du radiateur, ne peut-on imaginer une circulation d’eau dans un circuit fermé de tuyauterie qui utiliserait la chaleur du réacteur pour chauffer l’espace habitable?

        2. P.S.: Il faut ajouter encore que le schéma de mission prévu pour le Starship ne pourrait être respecté avec un(ou des) réacteur(s) nucléaires à bord. En effet, s’il n’y a pas de problème d’envoyer dans l’espace un réacteur nucléaire n’ayant encore jamais fonctionné (on dit. « divergé ») car alors il n’émet pratiquement pas de radioactivité, il en va tout autrement une fois que le réacteur a été mis en service et qu’il contient alors des produits de fission hautement radioactifs. Aucun vaisseau ne sera jamais autorisé à traverser l’atmosphère terrestre avec à son bord un réacteur nucléaire ayant fonctionné pendant des mois!

    2. Les deux sondes Voyager n’ont pas de « centrales », donc pas de réacteurs nucléaires, dons pas de réactions de fission ! Ils sont pourvus chacun de trois générateurs thermoélectriques (de 38 kg la pièce) à radioisotope (RTG), en l’occurrence 4,5 kg d’oxyde de plutonium-238 synthétique (demi-vie de ~88 ans avec émission alpha) qui se désintègre continûment en uranium 234 avec une très forte émission de chaleur. Des couples thermo-électriques transforment la puissance thermique (2400 W chacun) en puissance électrique (163 W chacun avec ~7% de taux de conversion).
      Au départ, en août et septembre 1977, il y a donc 45 ans, les Voyagers ont ainsi disposé d’une puissance électrique de 490 W qui diminue d’environ 1% chaque année. Actuellement la puissance électrique résiduelle est probablement encore de 240 W. Il en faudrait bien plus pour alimenter en électricité un véhicule habité en route vers Mars. Si l’on peut embarquer 100 tonnes de charge utile, on devrait en réserver bien une demi-tonne pour 10 à 15 de tels générateurs.

      1. ce serait une excellente solution , mais les ressources en PU238 restent maigres : il est difficile à produire , même en petite quantité , 1.5 kg par année selon le « Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory » https://www.ornl.gov/news/ornl-produced-plutonium-238-help-power-perseverance-mars .
        Donc cette solution est à écarter pour des missions habitées martiennes dont les besoins énergétiques sont bien plus importants …, mais peut-être juste pour alimenter les appareils les plus critiques , en cas d’urgence …
        La solution des panneaux solaires m’a toujours paru la plus élégante , d’autant qu’on pourra bientôt les produire avec de simples imprimantes 3D …

        1. Pour ce qui est d’une production d’électricité par du photovoltaïque (PV), sur Terre, avec des modules PV de haute performance, on peut arriver à une puissance crête de 250 W/m^2 (peut-être demain 300 W/m^2), sous une irradiance solaire standard de 1’000 W/m^2 (donc sans concentration).
          Au niveau de l’orbite de la Terre, la constante solaire standard (donc la valeur moyenne) vaut 1’361 W/m^2 ; elle varie de fait entre 1’321 W/m^2 et 1’412 W/m^2 entre l’aphélie, en début juillet, et le périhélie, en début janvier ; et elle varie aussi entre les minima et maxima de l’activité solaire, d’au moins 1 W/m^2, mais cela peut aller jusqu’à 5 W/m^2. Avec le temps qui passe, il est établi que, très lentement, le Soleil émet de plus en plus d’énergie et donc que cette constante solaire va aller croissant.
          Au niveau de l’orbite de Mars (dont l’ellipse, plus éloignée, est aussi bien plus excentrique que celle de la Terre), la valeur moyenne est déjà de seulement 586 W/m^2 (variant entre 492 W/m^2 et 715 W/m^2 aux positions extrêmes de l’orbite martienne). En moyenne, cela est donc 43% de l’irradiance solaire moyenne reçue sur Terre.
          Si l’on s’avise de devoir assurer par du PV une puissance de production électrique de 1 MW, les mêmes modules qui, sur Terre, assurent 250 W (sous les 1’000 W/m^2 standard), n’en fourniraient qu’environ 110 W/m^2 sur Mars. Il est vite calculé qu’il en faudrait 9’000 m^2.
          Pour ce qui est d’une sonde habitée en mission vers Mars, je ne crois pas qu’il faille assurer une puissance électrique de 1 MW en continu, mais seulement quelque 10 à 20 kW (cette puissance demandée est encore à vérifier), soit entre un cinquantième et un centième.

          1. Je saisis la remarque de Monsieur de Reyff, pour faire remarquer que si l’on n’a besoin que de 10 à 20 kW de puissance pendant le voyage vers Mars, deux kilopowers (plutôt qu’un megawater) pourraient suffire pour fournir l’énergie nécessaire à bord du Starship. A ce moment là, il n’y aurait aucun problème de masse, puisque la masse unitaire du kilopower (sans protection antiradiations) est de 1,8 tonnes (et que le Starship peut embarquer 100 tonnes).

  3. Il est sûr que le voyage vers mars va nécessiter des engins énormes. Il me semble que le SLS peut déjà avoir plus de 50 tonnes de charge utile et des progrès sont donc encore nécessaires

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À propos de ce blog

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l’Association Planète Mars (France), économiste de formation (University of Virginia), ancien banquier d’entreprises de profession, planétologue depuis toujours

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