10 avancées technologiques essentielles à la colonisation de Mars

La technologie avance à pas de géant et il vaudrait mieux continuer ainsi si nous envoyons des gens vivre sur Mars dans les prochaines décennies. En fait, la NASA envisage d’envoyer sa première mission humaine sur Mars dès les années 2030. Mais il existe quelques éléments technologiques essentiels que l'humanité devra améliorer avant de pouvoir espérer atteindre la planète rouge en toute sécurité.

10 extracteurs d'eau

Malgré la découverte récente d'eau liquide sur Mars, les futurs colonisateurs vont dépendre de l'eau gelée emprisonnée dans le sol martien. Extraire cette eau peut impliquer de la creuser physiquement ou d’utiliser des micro-ondes pour la vaporiser et la ramener à la surface sous forme de gaz. Malheureusement, alors que des machines pour faire les deux ont été testées sur Terre, aucun extracteur d'eau à grande échelle n'a encore été testé sur Mars.

Et il est absolument important de s’assurer que les machines fonctionnent avant d’envisager l’établissement d’une base permanente sur Mars. Ce n'est pas juste pour que les colonisateurs ne meurent pas de déshydratation. Certains experts ont suggéré d'utiliser l'eau pour fournir de l'oxygène en séparant les atomes d'hydrogène et d'oxygène qui composent les molécules d'eau. Si ce plan est utilisé et que les équipements de collecte d'eau tombent en panne, les colonisateurs risquent de mourir par manque d'oxygène. Mais même si un autre système d'approvisionnement en oxygène était utilisé (comme la décomposition du dioxyde de carbone de l'atmosphère martienne), de l'eau serait nécessaire pour fabriquer du carburant ainsi que pour boire. Cet équipement essentiel devrait être testé dans l'environnement de Mars, ce qui permettra d'identifier les défauts avant que la vie des gens ne dépende de lui.

Costumes 9Mars

L'environnement de Mars présente des défis intéressants, avec de nombreux dangers qui pourraient ne pas tuer les colonisateurs tout de suite, mais pourraient également causer de graves problèmes de santé. En tant que tel, explorer Mars nécessiterait des combinaisons spéciales encore plus avancées que les combinaisons spatiales actuelles.

Pour commencer, Mars baigne fréquemment dans un rayonnement spatial mortel. Sur Terre, nous sommes protégés de ces rayons cosmiques par l'atmosphère et par un champ magnétique appelé magnétosphère. Des engins spatiaux en orbite, tels que la Station spatiale internationale (ISS), se trouvent dans la magnétosphère. Seuls quelques astronautes ont donc risqué une exposition totale au rayonnement spatial lors de brèves missions au-delà de leur orbite terrestre basse. Un voyage sur Mars prendrait beaucoup plus de temps, rendant la protection contre les rayonnements vitale.

C'est particulièrement difficile pour les combinaisons Mars, qui doivent être suffisamment légères pour pouvoir être portées tout en offrant une protection adéquate. Un candidat pourrait être les nanotubes de nitrure de bore hydrogénés (BNNT). Développés à l'origine pour protéger les engins spatiaux, les chercheurs ont en fait transformé des BNNT en fils, qui pourraient être mélangés au tissu des combinaisons spatiales pour assurer une protection contre les radiations.

Un autre problème est que le corps humain a tendance à se décomposer sans la pression de la gravité terrestre. Les astronautes de l'ISS souffrent d'atrophie musculaire et peuvent perdre jusqu'à 2% de leur masse osseuse par mois. Sur l'ISS, l'exercice est gérable, mais pour les missions de longue durée sur Mars, les chercheurs du MIT ont mis au point le Skinsuit de lutte contre la gravité, qui imite les effets de la gravité terrestre en pressant doucement le corps. La combinaison est moulante, ce qui permet de la porter sous une combinaison spatiale plus grande à l'extérieur d'un vaisseau spatial ou à la surface de Mars.

8 vaisseaux spatiaux

Il va sans dire que mettre une personne sur Mars sera beaucoup plus difficile que d’atterrir un mobile sans pilote comme Curiosity. Jusqu'à présent, nous n'avons géré qu'une poignée de brèves missions habitées sur la Lune, qui sont environ 200 fois plus proches de la Terre que Mars.

Mais la NASA rêve grand avec la capsule spatiale Orion. Conçu avec une mission vers Mars en tête, Orion devrait pouvoir effectuer des voyages spatiaux à long terme, en transportant jusqu'à quatre astronautes lors d'un voyage de six à neuf mois vers Mars.

Cependant, la mission d'Orion sur Mars n'aura pas lieu avant au moins les années 2030. Premièrement, la NASA envisage de le tester avec des missions sur la Lune et au moins un astéroïde. L'agence développe également une nouvelle grande fusée appelée Space Launch System pour propulser Orion. Les premiers tests sur personnel sont provisoirement prévus pour 2021, mais il semble probable qu’ils seront retardés au moins jusqu’à 2023.

Pendant ce temps, Orion a effectué son premier vol sans pilote en décembre 2014. La mission avait pour but de tester la capsule et de rassembler des informations sur les effets du rayonnement. Pour le moment, les rayons cosmiques galactiques empêcheraient les humains de passer plus de 150 jours en dehors de l'orbite terrestre basse. Une mission vers Mars et retour prendrait beaucoup plus de temps que cela, il sera donc essentiel de développer des boucliers de protection contre les radiations pour Orion.

7Fuel

Pour le moment, Orion est un engin spatial relativement petit, mais pour maintenir des astronautes vivants et sains d'esprit pendant les mois que durera leur voyage vers Mars, il faudra ajouter un «module habitat» beaucoup plus vaste. une énorme quantité de carburant. Ce carburant augmenterait le poids de la navette, limiterait le nombre d’instruments et demanderait encore plus d’efforts pour sortir de l’atmosphère terrestre.

Une solution serait de trouver un type de carburant plus efficace. À l'heure actuelle, la plupart des engins spatiaux sont alimentés par un système de propulsion chimique. Cependant, la NASA travaille sur un type de système de propulsion appelé propulsion électrique solaire (SEP). Cela exploite l'énergie du Soleil et l'utilise pour accélérer les atomes de xénon dans un panache d'échappement qui propulse le vaisseau spatial vers l'avant. Ce système serait beaucoup plus léger que n'importe quel moteur à propulsion chimique.

Cependant, il y a un problème. Pour le moment, les panneaux solaires ne peuvent tout simplement pas collecter suffisamment d'énergie pour que les moteurs SEP fournissent la même poussée que les moteurs chimiques, ce qui signifie qu'un vaisseau à moteur SEP met plus de temps à atteindre Mars.C'est un problème majeur pour une mission humaine, car nous luttons déjà pour que les astronautes restent en vie et sains d'esprit pendant au moins six mois qu'il faudrait pour atteindre Mars.

En conséquence, certains experts ont suggéré que les moteurs SEP économes en carburant soient utilisés pour transporter des fournitures et du matériel sur Mars. Une fois que le lourd ravitaillement a atterri en toute sécurité, les astronautes pourraient effectuer un voyage plus rapide dans un engin spatial à propulsion chimique dégainé, conçu pour les y amener rapidement et en toute sécurité.

6Landing Equipment

Même si nous avions un navire pouvant transporter des êtres humains et des approvisionnements vers Mars, il restait un problème insoluble: nous n’avions tout simplement pas la technologie pour le débarquer en toute sécurité. Nous pouvons atterrir sur la Lune, où il n'y a pratiquement pas d'atmosphère. Et nous pouvons facilement atterrir sur Terre, dont l'atmosphère est beaucoup plus épaisse que celle de Mars. Mais la fine atmosphère de la planète rouge présente des défis uniques qui font que l’atterrissage de sondes robotiques légères est un véritable combat. Il n’existe actuellement aucune méthode pour débarquer en toute sécurité un navire assez grand pour transporter des humains.

La NASA travaille d'arrache-pied sur ce problème et teste actuellement la combinaison d'un énorme parachute supersonique et d'un frein à air en forme de beignet. Un test en 2015 n'a pas été un succès, le parachute ayant été déchiré après avoir échoué. Cependant, le test a fourni des données précieuses que la NASA prévoit d’utiliser pour améliorer la conception. Comme la mission de la NASA sur Mars est provisoirement planifiée pour les années 2030, ils ont amplement le temps de s'attaquer au problème.

Dans le même temps, le projet controversé Mars One, qui espère établir une colonie privée sur Mars, prévoit d’utiliser un engin spatial qui se ralentit lui-même en utilisant des fusées et sans parachute. Cela n'a jamais été fait auparavant, et les experts ont décrit le projet Mars One comme étant «fou».

5 pouces verts

Dans la récente adaptation cinématographique de Le MartienLe personnage de Matt Damon, Mark Watney, est décrit comme un botaniste de génie, capable de cultiver des pommes de terre dans le sol rouge de Mars. Dans la vie réelle, son équivalent le plus proche est Bruce Bugbee, le scientifique de l’Université d’État de l’Utah à l’origine de la NASA laitière récemment développée sur l’ISS. Selon Bugbee, Le MartienLes concepts de base étaient corrects, mais le film sous-estimait la difficulté de faire pousser des plantes sur Mars.

Pour commencer, Mars n'obtient que 60% de la lumière solaire de la Terre. Et l'habitat de Watney à protection contre les radiations aurait bloqué encore plus de lumière. Selon M. Bugbee, dans la réalité, une ferme sur Mars aurait besoin d’une source de lumière artificielle ou d’un système de miroirs et de fibres optiques pour concentrer la lumière du soleil que Mars reçoit.

Bugbee dit également qu'il serait extrêmement difficile de faire pousser des plantes dans le sol martien. De manière appropriée, la planète rouge est en réalité assez rouillée, dans la mesure où le sol est plein d’oxydes de fer. Ce sol oxydé n'est pas idéal pour la vie végétale. Les colonisateurs martiens devraient donc cultiver leurs cultures dans un système de culture hydroponique, ou alors traiter le sol pour éliminer les oxydes de fer et augmenter la fertilité.

Mais grâce au travail de Bugbee et d’autres, les futurs martiens devraient être équipés de tout ce dont ils ont besoin pour faire pousser des plantes comestibles au cours de leur voyage vers Mars et sur la planète elle-même. Il y a quelques mois à peine, l'astronaute Scott Kelly a été le premier à goûter à la laitue cultivée dans l'espace. Apparemment, c'était délicieux.

4Builder-Bots

Nous ne pouvons pas simplement larguer des gens sur Mars sans aucune infrastructure en place et nous attendre à ce qu'ils construisent tout ce dont ils ont besoin. Tous les plans de colonisation réalistes envisagent d'envoyer d'abord des navires sans équipage chargés de fournitures, ainsi que des robots pour effectuer le travail de préparation avant l'arrivée des humains. Par exemple, les robots pourraient construire des habitats habitables et commencer à extraire de l'eau du sol bien avant que les premiers humains ne mettent pied sur le sol rouge martien. Le problème est que nous n’avons pas encore construit ces robots constructeurs, et les robots que nous pouvons actuellement construire sont assez limités dans ce qu’ils peuvent réaliser sur Mars.

À l'heure actuelle, la NASA collabore avec deux universités sur un robot humanoïde baptisé R5. Cependant, certains se sont demandé si un robot bipède était la meilleure solution, arguant que quatre bandes de roulement ou de préférence des bandes de roulement seraient plus solides. Les robots sceptiques se sont également prononcés contre la pression excessive exercée sur nos ouvriers mécaniciens. Au lieu de cela, ils soutiennent que nous devrions simplement faire le plus de travail possible sur Terre. Par exemple, des abris gonflables préfabriqués pourraient être installés, nous évitant ainsi de créer un robot pour construire l’abri à partir de matières premières. Cela laisserait les robots libres de se concentrer sur des tâches simples qui n'auraient pas besoin de compétences en résolution de problèmes ni de contrôle de la motricité fine.

3 maisons

Clairement, une étape clé dans la colonisation de Mars consistera à concevoir des habitats spécialisés pour les colons. Ces habitats devront être mis sous pression à des niveaux proches de la Terre. Ils devront également se protéger contre les tempêtes de poussière, les radiations et les conditions climatiques glaciales. Et ils devront être à l'aise, car les futurs colons martiens vont probablement passer beaucoup de temps à l'intérieur.

Et la vie sur Mars poserait des défis encore plus inattendus. Par exemple, il semble intuitif que les colons martiens cultivent des plantes comestibles dans leurs habitats. Le problème est que les plantes produisent de l'oxygène, qui s'accumule dans un environnement clos jusqu'à ce que l'air devienne toxique pour l'homme ou que tout s'enflamme. Et il est difficile d'évacuer l'excès d'oxygène sans perdre également le précieux azote, élément vital de l'atmosphère. Donc, avant de pouvoir créer des parcs spatiaux, les ingénieurs devront développer un système robuste pour éliminer l’oxygène en excès dans des conditions martiennes.

En fin de compte, il est trop tôt pour dire à quoi pourrait ressembler une maison sur Mars. Mais certaines des possibilités sont à couper le souffle. En 2015, la NASA a organisé un concours pour concevoir un habitat martien. L'entrée gagnante était l'une des rares à ignorer le sol rouge de la planète.Au lieu de cela, les concepteurs ont utilisé une ressource tout aussi abondante, proposant une structure triangulaire imposante entièrement construite en glace martienne.

2 pupilles de maternité

En règle générale, il est interdit aux astronautes d’avoir des relations sexuelles lors d’une mission. Mais si vous envoyez des groupes de personnes sur Mars pour le reste de leur vie, il est difficile de les imaginer rester célibataires en permanence. Et avec le sexe sur Mars vient la possibilité d'une grossesse sur Mars. C'est un territoire complètement inexploré et il est probable que des précautions spéciales devront être prises pour assurer la sécurité de la mère et de l'enfant.

Le gros problème, comme d’habitude, est le rayonnement. L'ADN qui contrôle le développement des embryons est extrêmement sensible aux dommages causés par les radiations. En conséquence, un enfant conçu sur le voyage vers Mars serait presque certainement stérile et courrait un risque élevé de retard mental ou de malformations congénitales. Sur Mars elle-même, la situation serait plus facile à gérer, mais des précautions supplémentaires devront certainement être prises pour protéger les futures mères des radiations. Il a même été suggéré que les colons établissent un habitat dans un cratère de la lune martienne Phobos, où certaines parois du cratère bloquent 90% du rayonnement cosmique.

Il est également clair qu'un enfant élevé sur Mars pourrait se développer de différentes manières par rapport à un enfant élevé sur Terre. Dans l'une des rares expériences sur le sujet, des rates gravides ont été envoyées dans l'espace puis sont revenues sur Terre pour mettre bas. Les nouveaux bébés rats n’avaient pas le sens voulu de monter et descendre en raison de leur développement en apesanteur. Mais l'effet a disparu après quelques jours, montrant que les bébés de l'espace peuvent s'adapter à la gravité normale.

Cela dit, la grossesse dans l’espace n’est peut-être pas un problème aussi urgent. Le chercheur Joe Tash a suggéré que de longues périodes passées sous une gravité réduite pourraient endommager gravement les systèmes de reproduction des hommes et des femmes. Si tel est le cas, un long voyage sur Mars rendrait les premiers Martiens «compromis sur le plan de la reproduction».

1A Way Home

Le projet Mars One propose d’envoyer des colons dans un aller simple vers Mars, sans projet de retour sur Terre. Ce qui est probablement préférable, car un rapport du MIT prédit que les colons de Mars One mourront presque immédiatement. Et si acheter un billet aller simple pour Mars peut sembler romantique, emprisonner des personnes dans l'espace n'est probablement pas la meilleure façon de coloniser le système solaire.

Heureusement, la NASA prévoit que sa mission sur Mars inclura un voyage de retour. Bien sûr, cela représente un énorme défi technique. De façon inattendue, le retour sur Terre est une partie relativement facile: un vaisseau spatial appelé Earth Return Vehicle restera en orbite autour de Mars jusqu'à ce qu'il soit temps de transporter les astronautes à la maison. La difficulté consiste à amener les astronautes au véhicule de retour de la Terre. Pousser à travers l'atmosphère martienne et se mettre en orbite nécessite une énorme quantité de propulseur, ce qui prendrait des années à produire.

La solution de la NASA est un vaisseau spatial connu sous le nom de Mars Ascent Vehicle (MAV), qui sera envoyé sur Mars des années avant les astronautes. Une fois qu’il atterrira, le MAV commencera automatiquement à extraire le dioxyde de carbone de l’atmosphère et à le convertir en carburant. Il faudra probablement environ deux ans au MAV pour remplir ses réservoirs de carburant et les astronautes ne quitteront pas la Terre tant que la NASA n'aura pas la confirmation que suffisamment de carburant a été produit pour les ramener à la maison. En conséquence, le MAV doit être suffisamment résistant pour survivre pendant quatre ans dans le paysage martien inhospitalier. La NASA s'attend à ce que ce soit l'objet le plus lourd dont il aura besoin pour atterrir sur Mars pour que sa mission soit un succès. Mais ça vaudra le coup de s’assurer que les premiers Martiens auront le chemin du retour.