EXPLORATION SPATIALE - LE BLOG DE PIERRE BRISSON

Les cylindres de O’Neill seraient une solution pour vivre dans l’espace mais c’est une solution plus difficile à mettre en œuvre que d’aller se poser sur le sol de Mars. Pour commencer notre expansion dans l’espace, il faut donc à tout prix aller sur Mars. La suite ira de soi.

La solution « îles de l’espace » est difficile à mettre en œuvre pour toute sorte de raisons. Nous avons vu les semaines précédentes que l’essentiel de la matière ne peut venir que des astéroïdes ou de la Lune. La possibilité de transformer la matière dans l’espace est théoriquement possible grâce à l’énergie solaire mais on n’a jamais encore pratiqué ce type d’industrie. Les dimensions des îles sont gigantesques et les réaliser exige donc la robotisation très poussée d’un grand nombre de machines utilisant beaucoup d’énergie. Même avec beaucoup de moyens, le temps nécessaire à la construction s’étalera sur de nombreuses années. Les sommes dépensées seront énormes et le retour sur investissement, lointain sauf si on peut les employer à construire des SSPS*pour la Terre, mais la faisabilité de ces centrales attend encore d’être testée.

*Space Solar Power Station imaginées par Gerard O’Neill. Il s’agit de collecter l’énergie solaire par des miroirs évoluant dans l’espace sur orbite géostationnaire et de la retransmettre sur la Terre par micro-ondes sur des capteurs qui ensuite desserviront le réseau de distribution d’électricité.

A noter qu’une île de l’espace ne sera vraiment utilisable que lorsqu’elle sera terminée.

Aller sur Mars est beaucoup moins difficile. Il « suffit » de finaliser un lanceur super lourd réutilisable, comme peut l’être le Starship. La rentabilisation viendra des missions scientifiques payantes, du tourisme et des utilisations du même lanceur pour des vols planétaires autour de la Terre ou à destination de la Lune.

A noter donc que, contrairement à une île de l’espace, une installation légère sur Mars peut être rentabilisée sans attendre la création d’une ville. Comparer les deux c’est observer d’un côté une suite de mutations avec rejet brutal de la coquille et de l’autre un corps qui grandit en acquérant petit à petit de nouvelles facultés.

L’installation sur Mars pourra en effet être progressive avec un développement technologique parallèle à la progression du nombre des voyages et à l’accumulation des séjours. D’abord l’homme pourra vivre pendant la durée de 18 mois des premières missions à l’intérieur du Starship qui l’aura amené. Sur la durée, il devra (et pourra) se protéger des météorites et des radiations mieux que ne peut le faire la coque d’une fusée. On évalue l’épaisseur nécessaire pour se protéger aussi bien que sur Terre des radiations solaires (SeP* sous forme de SPE* ou même de CME*) à 40 cm de glace d’eau. Cela sera possible sans grande difficulté en surface de Mars dont le sol est relativement riche en eau.  Ce sera plus difficile de se protéger des rayonnements galactiques (GCR), plus pénétrants et plus énergétiques. Mais pour les missions de deux ou trois cycles synodiques et a fortiori pour vivre une durée indéfinie sur Mars, le mieux serait d’habiter des cavernes puisqu’il faut une épaisseur de deux mètres de régolithe pour bénéficier d’une protection adéquate contre ce second type de radiations.

*SeP = Solar energetic Particle (protons), SPE = Solar Particle Event, CME = Coronal Mass Ejection

Ces cavernes pourront être soit naturelles, soit creusées par l’homme. En premier lieu on utilisera les tubes de lave ou les cheminements créées par l’eau dans le sous-sol proche de la planète. Ces cavités sont nombreuses (région d’Arsia Mons ou d’Ebrus valles, par exemple). Elles seront d’autant plus facilement exploitables qu’elles auront des ouvertures accessibles et horizontales. On a vu de nombreux gouffres de dimensions adéquates (80 à 200 Mètres de diamètre) à partir des satellites-orbiteurs mais ces gouffres supposent qu’on les équipe d’un système d’ascenseurs pour y pénétrer et en ressortir (problème de consommation d’énergie et de sécurité). D’autres cavernes doivent avoir un accès à l’horizontale. On n’en a pas encore identifié (sauf un gouffre à moitié comblé de régolithe ce qui a créé une pente, raide, qui permettrait d’accéder au fond et sans doute à une extension souterraine) mais cela est certainement dû à l’impossibilité de détecter de tels accès par satellite puisqu’ils ont une vue verticale avec un angle d’observation très peu ouvert.

Une alternative serait de forer le mur d’un cratère ou plus généralement d’une falaise (par exemple au fond de Valles Marineris) avec un tunnelier après s’être assuré contre le risque d’éboulement au-dessus de l’entrée. Une autre serait de creuser un fossé circulaire de quelques 5 mètres de profondeur et d’une trentaine de mètres de diamètre, dans un sol à peu près plat et, à partir de ce fossé, d’évider l’intérieur par des forages transversaux en laissant un « plafond » d’au moins deux mètres d’épaisseur (solidement étayé !). Un cylindre d’un diamètre ainsi déterminé pourrait donner l’habitabilité d’un petit immeuble. Le fossé circulaire pourrait être protégé par une toiture en verre (obtenu à partir de la silice martienne) et pressurisé, ce qui donnerait une surface cultivable de plus de 500 m2, suffisante pour nourrir une dizaine de personnes (des miroirs sur le pourtour du fossé, en haut et au fond, permettraient d’augmenter le rayonnement lumineux au fond et peut-être de cultiver un autre niveau, en étagère).

Ces habitats semi-enterrés sont un exemple de ce qu’on pourrait faire. J’en ai fait réaliser une illustration par le dessinateur Manchu (Philippe Bouchet) au début des années 2000. La seule difficulté, me semble-t-il, serait la consistance du sol martien. Jusqu’à présent on n’a fait qu’effleurer la surface (forage d’InSight) et l’expérience s’est avérée déconcertante. Il faudrait donc tenter l’expérience avec une excavatrice robotisée (ce qui pourrait aussi servir à accéder au sous-sol profond pour en étudier la biochimie). A noter que les premiers mètres du sol martien étant très froid, on aurait intérêt à creuser en dessous du niveau de l’habitat un sous-sol pour créer une isolation…et à y entreposer les machines (conditionnement de l’air, informatique, etc…) pour maximiser la possibilité de capter leur chaleur pour les hommes. Comme partout sur Mars, l’énergie serait nucléaire et solaire (la surface du cercle étant couverte de panneaux photovoltaïques). Pour le moment l’énergie géothermique n’est qu’un espoir mais il existe certainement des points-chauds. Le problème étant la profondeur nécessaire du forage car le gradient de températures est très raide !

A partir de la première base martienne on pourrait extraire par minage robotique de Phobos commandé en direct, (presque) toutes les matières premières nécessaires pour créer une première île de l’espace, sans doute une Île de type « 1 », sphère de Bernal de 500 m de diamètre, soit 785.000 m2 de surface interne, et l’envoyer ensuite dans la Ceinture d’astéroïdes toute proche pour y construire d’autres îles, encore plus grandes. Une telle sphère conçue en 1929 par le physicien britannique John Desmond Bernal et revisitée en 1970 par Gerard O’Neill, pourrait générer une gravité de type terrestre sur sa bande équatoriale moyennant une rotation de 1,9 tours par minute. Plus elles seront grandes plus la force de Coriolis y passera inaperçue au sol et moins l’homme aura l’impression d’y être enfermé.

Aller sur Mars et s’y installer lèvera le tabou selon lequel il n’y a de vie humaine possible que sur Terre. Les êtres humains s’étant affranchis de ce paradigme, tout deviendra possible. Ils pourront concevoir de construire et de conserver l’environnement qui leur est nécessaire, rien que cet environnement, sans aucun élément extérieur inutile, pour vivre n’importe où. Ils deviendront un peu comme un bernard-l’hermite lorsqu’il s’empare d’un coquillage pour protéger sa vie des menaces extérieures auxquelles son faible corps ne pourrait résister. Mais à la différence du bernard-l’hermite l’« hommo-spatialis » saura concevoir et organiser aussi son environnement extérieur pour y puiser juste ce dont il aura besoin. Poussé par la nécessité il aura renoncé à l’inutile et utilisera la matière dont il aura besoin avec le souci constant de la réutiliser pour ne pas avoir à se procurer à nouveau des roches vierges contenant les éléments indispensables à sa survie et sa prospérité.

Illustration de titre : Une sphère de Bernal telle qu’étudiée par Gerard O’Neill. Les tores sont les zones agricoles. La lumière pénètre indirectement à l’intérieur par des chevrons dont les faces sont revêtues de miroirs, ce qui permet une bonne isolation contre les radiations. Vue d’artiste, Rick Guidice / Ames Research Center.

Illustration ci-dessous :

« Back to the Rabbit Hole », crédit Manchu (Philippe Bouchet). La base martienne évoquée dans le texte ci-dessus. Les panneaux solaires occupent le toit de l’habitat. Le sas se trouve à droite, de là on descend en pente douce dans la tranchée périphérique. Plusieurs grandes baies vitrées donnent sur cette tranchée qui est pressurisée et cultivée. Sur la droite on voit des hangars, des stocks, des antennes. Entre l’antenne de communication vers la Terre, un évent permet d’évacuer le gaz carbonique. Derrière la base, devant la colline, un site de forage permet d’accéder à un aquifère. Derrière la colline un réacteur à fission nucléaire procure à la base l’essentiel de son énergie.

Référence : https://wbase.net/CylindreONeill.html

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Index L’appel de Mars 21 10 31

7 réponses

  1. Une installation sur Mars est en effet un des meilleurs moyens pour nous entraîner, entre autres, à aller plus loin. La distance avec la Terre reste raisonnable de même que vis-à-vis du Soleil qui fournirait une bonne partie de l’énergie.

    À propos de cette énergie, je ne pense pas que nous puissions y compter sur l’énergie géothermique car Mars ne dispose pas de lunes suffisamment lourdes pour que leurs effets de marée aient pu freiner le refroidissement de l’intérieur de la planète. Certes, un volcanisme et une activité sismique y existent mais nettement moins intenses que sur notre Terre.

    Quand vous écrivez que l’essentiel de la matière peut venir des astéroïdes, cela me fait penser à une autre hypothèse. Pourquoi ne pas préférer aller sur un de ces astéroïdes plutôt que sur Mars ou, en tout cas, pas beaucoup plus tard qu’une éventuelle colonisation de la Planète Rouge ? Vos articles précédents sur les Troyens de Jupiter ont montré des mini-univers riches en possibilités minières mais aussi touristiques car, de l’un à l’autre de ces astéroïdes, les distances restent faibles.

    Malgré une plus grande distance entre eux et Mars, les ressources minières offertes par ces astéroïdes seraient plus intéressantes pour les Martiens que sur Phobos dont la composition est vraisemblablement voisine de celle de Mars puisque l’hypothèse la plus répandue quant à son origine est le résultat d’un impact entre Mars et un autre corps céleste plus petit. Il ne servirait à rien d’aller chercher sur Phobos ce qu’on trouverait plus facilement sur Mars.

    1. Cher Monsieur Louis, merci de votre commentaire.
      Je suis assez d’accord sur la difficulté de pouvoir exploiter l’énergie géothermique de Mars car nous avons vu que la croute de la planète est épaisse, que le gradient de température dans cette croûte a une pente très raide et que le volcanisme est très peu actif. Cependant je ne désespère pas que l’on trouve certains points chauds (dans la région de Tharsis ou de Nili Fossae ?) qui permettraient son exploitation.
      L’avantage pour créer une île de l’espace à partir de la matière de Phobos serait que ce satellite est proche de Mars et donc que des allers et retours fréquents entre le chantier et la colonie (supposée alors établie sur Mars) seront facilités, y compris pour le transport des minéraux qui pourraient effectivement manquer à Phobos, par exemple la glace d’eau. Par ailleurs on pourrait y utiliser en direct des robots (pas de décalage de temps) ce qui serait impossible dans l’environnement des Troyens (trop éloignés). Pour moi l’utilisation des Troyens viendrait après qu’on aurait construit les premières îles de l’espace avec la matière de Phobos complétée par celle de Mars, simplement pour ces raisons.

  2. Laisser notre esprit vagabonder sur des projets réalisables seulement dans un futur lointain, nous met dans la science-fiction. Inspirons-nous de ce que nous connaissons déjà et essayons d’être le plus pragmatique possible. Je vois la vie sur Mars, pour les hommes, comme dans un sous-marin nucléaire enfoncé dans une caverne, contrôlant et relié à diverses usines plus ou moins automatisées en extérieur (mines, fabrications, panneaux solaires, centrales électriques et serres… ). Le projet qu’on voit souvent c’est un dôme recouvert de glace ou de régolite, la caverne naturelle c’est bien plus immédiat pour s’abriter des rayons cosmiques. S’il y a eu de l’eau sur Mars autrefois en abondance il y a sûrement des cavités souterraines. Nous devons accumuler le maximum de connaissances sur une survie dans un milieu totalement ennemi, inventer des techniques à cette fin, ne serait-ce que pour nous préparer à de gros ennuis sur terre qui surviendront inévitablement tôt ou tard. Il serait évidemment passionnant de chercher si une vie est apparue sur Mars il y a quatre milliards d’années, quand cette planète ressemblait à la terre d’aujourd’hui, s’il peut en rester. Ce serait un pas vers la réponse à la question sommes-nous seuls dans l’espace. Bref, apprendre davantage sur l’univers qui nous héberge et dont nous dépendons. C’est une question de vie ou de mort pour le long terme (au mieux du mieux: 5 milliards d’années). Mais un jour, nous n’aurons plus assez de temps pour commencer.

  3. « …Mais un jour, nous n’aurons plus assez de temps pour commencer… »

    Fort juste observation des comportements humains. Attentisme, conflits personnels, arrogance et manque de discernement font le lit des désastres sur notre planète. Il est un pan de cette conquête de l’espace qui me paraît parfaitement inutile et passéiste. Le tourisme spatial. Cette façon d’imaginer une prolongation vers la banlieue terrestre, vers la Lune ou plus loin encore, des pérégrinations vacancières de quelques personnes fortunées est susceptible de mener à un large et destructeur rejet populaire du projet de migration dont la survie de l’espèce humaine dépend dès aujourd’hui. Soit nous sommes capables de créer une mobilisation de toutes les énergies et volontés à l’oeuvre sur Terre, soit l’Histoire ne nous aura rien appris de nos fragilités et de nos errances. Si des fortunes existent, qu’elles servent tout de suite à concrétiser les projets des agences spatiales et autres institutions scientifiques, sans qu’il soit nécessaire d’y adjoindre la satisfaction touristique d’une poignée de magnats. Car comme l’a écrit un commentateur précédent « …un jour, nous n’aurons plus assez de temps pour commencer… ».

    1. Je comprends que le tourisme spatial ne vous attire pas particulièrement. Moi-même je n’irais pas dépenser une fortune simplement pour monter au-dessus de la ligne de Karman.
      Cependant, pour le moment ces vols sont le seul service que les producteurs de lanceurs peuvent offrir au public. Cela complète les ressources reçues pour la vente de mise de satellites en orbite ou pour les vols navette vers et en retour de l’ISS.
      Et c’est le public qui paye, toujours. Soit vous avez les impôts (l’argent du public prélevé que vous soyez d’accord on non), soit vous avez les dépenses volontaires de quelques-uns plus riches. Je préfère que ce soit les riches qui payent. Mais en retour, ces riches demandent « quelque chose ». C’est bien normal. Si ce « quelque chose » est un petit voyage en l’air, pourquoi le leur refuser? L’avantage qu’en tire l’humanité est la prospérité des constructeurs de fusées et cela est très important pour le futur. Ce sont eux qui un jour prochain permettront d’aller sur Mars et sur la Lune. Ils le feront grâce à l’argent qu’ils auront gagné à offrir ces petits voyages. Tout le monde en profitera: les personnes qui s’installeront sur la Lune et sur Mars pour toutes sortes de raisons et les scientifiques qui bénéficieront de voyages moins cher du fait de leur multiplicité.
      Et ne vous inquiétez pas. Bientôt, quand on pourra aller sur la Lune, plus personne ne voudra se payer ces petits sauts sans intérêt dans l’espace. Ils disparaitront donc.
      Le tourisme spatial est « le nerf de la guerre ».
      Quant à la pollution, il ne faut pas exagérer. Elle est très importante par personne transportée dans les fusées mais elle est tout à fait négligeable par rapport à la pollution occasionnée tous les jours par la combustion par les moteurs des véhicules terrestres mal réglés.

      1. Merci pour votre réponse.
        Ce n’est pas tant le tourisme spatial, c’est-à-dire la possibilité d’aller moi-même en dilettante dans l’espace, qui me paraît erroné. J’en ai rêvé depuis que fasciné j’ai assisté, sur un écran de télévision en 1969 durant des vacances en Vénétie, aux premiers pas de Neil Armstrong sur une autre surface que celle de la Terre. Puis 2001, Silent Running, Outland ainsi que d’autres films et lectures ont renforcé ce désir devenu chimère en 2021. J’ai suivi les missions Apollo jusqu’à la 17ème. Aller dans l’espace avec des agences internationales regroupant le meilleur de ce que nos connaissances, nos technologies et nos forces humaines peuvent créer est une nécessité pour l’humanité. Je n’ai aucun doute à ce sujet. Mais je considère qu’il s’agit d’une tâche régalienne. C’est sur ce point, que je ne veux d’ailleurs pas trop développer car nous n’avons pas prise sur lui, que s’appuie le tourisme spatial. En privatisant ce qui pourrait être une mission, un devoir planétaire susceptible d’allier les populations de toute la Terre, on en fait un caprice selon certains, une vanité selon d’autres, et l’on perd ainsi la part de rêve commun, donc la possibilité de réussir. Les besoins pour ces programmes spatiaux au-delà de la Lune seront gigantesques. S’ils entrent en concurrence avec une vision politique ou religieuse repoussant ce défi, nous assisterons à une défection des populations telle que jamais nous ne pourrons profiter ce cette courte fenêtre ouverte sur l’espace depuis la révolution industrielle du 19ème siècle. Nous le voyons tous les jours grandir ce front de méfiance envers la technologie. En 1969 rares étaient les créatures humaines opposées à cette extraordinaire avancée de l’humanité. Tous le monde était un peu ces trois courageux pionniers de l’aventure spatiale. En devenant l’apanage des grandes fortunes, ce rêve commun s’évanouira et la cause sera perdue. Nous pouvons imaginer des sacrifices pour porter des héros. Aucun pour Crésus.

        1. Vous écrivez « je considère qu’il s’agit d’une tâche régalienne ».
          Je comprends votre point de vue mais je ne le partage pas. Pour moi le régalien est subsidiaire, c’est à dire que les individus où les associations d’individus (sociétés) doivent pouvoir avoir l’initiative et être en concurrence. C’est à la base que naissent les idées et que s’affinent les capacités.
          L’Etat est très facilement obèse et timoré. On le voit bien pour les questions spatiales avec l’ESA d’aujourd’hui qui pense plus à faire travailler les circonscriptions (politiques) des uns ou des autres ou à s’occuper de questions de genres ou de races, plutôt que de s’efforcer d’envoyer dans l’espace un SLS qui marche et qui soit aussi économique qu’un Starship.

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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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