Une première station spatiale rotative martienne sur Deimos
Ceux qui me suivent connaissent mon nouvel intérêt pour les lunes de Mars. Ce changement vient de ce que ces lunes me semblent ouvrir des possibilités plus sérieuses pour commencer à vivre dans le monde martien que de construire des villes en surface. C’est en effet sur ces lunes, et plus précisément sur Deimos, qu’on pourrait entreprendre la construction de la première station rotative qui permettrait de restituer des conditions acceptables sur le long terme pour le corps humain. Je voudrais aujourd’hui justifier encore plus le projet que je propose en précisant les caractéristiques et surtout l’accessibilité des deux lunes.
Rappelons auparavant que la masse de Mars génère une gravité de 0,38g et que l’on ne sait pas, parce qu’on n’en a pas fait l’expérience et l’étude scientifique, si cette force serait suffisante pour une vie humaine multigénérationnelle. Ce que l’on sait seulement c’est que (1) l’apesanteur telle que vécue dans l’ISS ne la permettrait pas en raison des troubles de circulation des fluides internes dans le corps et (2) que la gravité de 0,38g en surface de Mars est une contrainte que l’on ne peut pas modifier. Il faut donc rechercher le site le plus accessible possible qui soit plus facilement adaptable par l’homme à ses besoins gravitationnels.
Regardons donc ces lunes martiennes de plus près.
Les dimensions sont pour Phobos de 25,9 km x 22,6 km x 18,32 km, pour Deimos de 16,08 km x 11,78 km x 10,22 km ; La densité moyenne est de 1,86g/cm3 pour Phobos, 1,46g/cm3 pour Deimos (pour référence la densité de la croûte terrestre est de 2,7g/cm3). La petite taille et la faible densité impliquent une faible masse qui implique elle-même une très faible gravité. En effet, la gravité en surface de Phobos est de 0,000584 g et en surface de Deimos de 0,000306 g.
La distance à la surface de Mars est d’environ 6000 km pour Phobos, 20000 km pour Deimos (à comparer à 17000 pour l’orbite géostationnaire). Cela implique une latence temporelle avec la surface de Mars de 40 ms depuis Phobos et de 133 ms depuis Deimos (ce qui reste très faible et compatible même avec des opérations chirurgicales si l’on devait en effectuer une sur le sol de Mars, à partir de cette lune).
La période orbitale est de 07h39 pour Phobos et 30h31 pour Deimos. Ceci veut dire que Phobos passe très souvent au-dessus du même point de la surface de Mars alors que Deimos suit beaucoup plus la rotation de la planète. Ceci veut aussi dire que Phobos est beaucoup plus souvent en contact visuel que Deimos d’un point quelconque à la surface de Mars mais que depuis Deimos nous pourrions avoir une liaison beaucoup plus longue avec l’un quelconque de ces points.
Pour ce qui est du besoin en énergie pour le voyage Terre-Mars, le Δv au départ de la Terre est de 3,6 km/s pour une trajectoire de Hohmann pure (Starships cargo) et de 4,2 km/s pour une trajectoire de Hohmann raccourcie (équipage humain). Rien ne change ensuite jusqu’à l’entrée dans la sphère d’attractivité de Mars ou « sphère de Hill » (574.000 km) si ce n’est un long et progressif ralentissement (influence du Soleil). A ce moment du voyage la vitesse est descendue à 1,23 km/s pour la trajectoire Hohmann pure et à 3,07 km/s pour la trajectoire en Hohmann accéléré. On reprend alors de la vitesse du fait de cette attraction gravitationnelle nouvelle (entrée dans la sphère de Hill martienne), doucement puis de plus en plus vite, jusqu’à Mars. A l’arrivée, à environ 25000 km de Mars (vitesse 2,10 km/s en Hohmann pur et 3,34 km/s en Hohmann accéléré), il faut ajouter en fin de trajectoire de Hohmann pure les Δv suivants : ~0,6 km/s pour rejoindre l’environnement de Mars, ~0,4 km/s pour rejoindre l’orbite de Phobos, ~0,9 km/s pour se stabiliser en orbite géostationnaire, ~0,3 km/s pour aller sur Deimos. Et il faut ajouter en fin de trajectoire de Hohmann accélérée, 2,6 km/s pour l’environnement de Mars, 1,8 km/s pour l’orbite de Phobos, 1,7 km/s, pour l’orbite géostationnaire, 1,4 km pour l’orbite de Deimos.
C’est à cette distance limite d’environ 25000 km qu’il faut définitivement choisir sa destination. Ce point est en quelque sorte, la frontière logistique du voyage — non pas que chaque vaisseau allume ses moteurs exactement à cette distance, mais c’est le dernier point à partir duquel un changement de destination resterait possible sans coût prohibitif en carburant. En réalité, le vaisseau à destination de Phobos doit commencer à freiner le premier puisqu’il doit freiner plus que les autres, pour descendre progressivement jusqu’à ~6 000 km et se circulariser à l’altitude de Phobos (au plus profond du puits gravitationnel vers Mars). Le vaisseau à destination de l’orbite aréostationnaire freine quelques centaines de km avant 17 000 km pour y entrer en orbite. Le vaisseau pour Deimos, lui, poursuit sa trajectoire naturelle jusqu’à ~20 000 km avant de freiner légèrement pour s’arrimer — c’est le moins perturbé des trois, ce qui explique son faible Δv d’insertion malgré sa plus grande distance. Il faut noter qu’il faut plus d’énergie pour rejoindre l’orbite aréostationnaire à 17 000 km que pour rejoindre Deimos à 20 000 km, car descendre plus profondément dans le puits gravitationnel de Mars pour se circulariser à basse altitude coûte davantage en freinage que de rester en altitude où l’orbite naturelle est déjà quasi-stable.
Deimos est donc l’endroit idéal pour installer une base en raison du faible Δv pour l’atteindre depuis la Terre. Phobos est préférable pour servir d’intermédiaire, donc de lieu de stockage et de contrôle. Il l’est avec Mars en raison de sa plus faible altitude et avec Deimos en raison du faible Δv entre les deux (0,5 km/s pour monter, un peu plus pour descendre), avec un Δv pour l’atteindre toujours faible depuis la Terre et surtout en raison de ses passages fréquents au-dessus du même point sur le sol de Mars.
C’est aussi sur Deimos en raison de la plus faible gravité, qu’il sera possible d’assembler la station rotative la plus importante.
copyright Pierre Brisson
illustration de titre : Deimos, image NASA Science : https://science.nasa.gov/photojournal/martian-moon-deimos-in-high-resolution/
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Index L’appel de Mars 26 02 06Télécharger
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Une réponse
Bien vu. Je suis d’accord avec vous. A epsilon près bien évidemment.