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10 problèmes obscurs qui entravent les missions habitées vers Mars
Après avoir été bloqué sur Mars, le personnage de Matt Damon dans le thriller spatial Le Martien lutté pour vivre sur la planète rouge, confrontant problème après problème. Mais dans la vraie vie, il aurait été difficile d’aller sur Mars et de s’adapter à la vie avant d’être laissé pour compte.
Outre les radiations, le temps passé dans l'espace et les problèmes de santé mentale, les astronautes effectuant des missions réelles vers Mars doivent faire face à de grands défis.
10 Le jour martien légèrement plus long
Un jour martien dure 40 minutes de plus qu'un jour terrestre. Bien que 40 minutes supplémentaires par jour puissent sembler une bénédiction, le rythme circadien humain est fixé à 24 heures. Les 40 minutes supplémentaires par jour sur Mars entraîneraient bientôt un décalage horaire perpétuel pour les astronautes, les laissant constamment épuisés.
La NASA en a eu un avant-goût lorsque les contrôleurs de mission ont dû travailler sur «l'heure de Mars», car les premiers rovers martiens devaient fonctionner pendant la période martienne. L'ensemble du contrôle de mission pour le Sojourner a été maintenu dans les mêmes délais que le mobile. Après un mois, les contrôleurs en ont eu marre.
Pour les rovers ultérieurs sur Mars, les contrôleurs de la mission ont réussi à rester pendant trois mois dans le temps sur Mars, mais étaient encore complètement épuisés à la fin. Il semble que les humains ne peuvent supporter le temps de Mars que pendant de courtes périodes. Pour les astronautes restés sur Mars pendant des mois, il n’y aurait aucun moyen de s’éloigner du temps de Mars.
Des études antérieures sur le sommeil avaient apparemment montré que le corps humain avait un rythme circadien naturel de 25 heures, mais ces études étaient fausses. Lors de nouvelles études, aucun des rythmes circadiens des participants ne changeait pour s'adapter au temps martien.
9 faible gravité de surface sur Mars
Bien que les scientifiques puissent facilement simuler le voyage vers Mars en plaçant des astronautes sur la Station spatiale internationale pendant de longues périodes, l'impact sur le corps humain d'une exposition prolongée à la gravité de Mars, qui ne représente que 38% de la gravité de surface sur Terre, est inconnu.
La gravité partielle permettra-t-elle aux humains de conserver une densité musculaire et osseuse critique? Si non, l'exercice aidera-t-il? Étant donné que toute mission potentielle sur Mars pourrait obliger les astronautes à passer des mois dans la gravité martienne, il s'agit d'une question cruciale.
En utilisant des simulateurs imparfaits, deux études sur des souris ont montré que la perte osseuse et musculaire en gravité martienne peut être aussi grave que celle observée en apesanteur. La première étude a révélé que même un environnement avec 70% de la gravité de la Terre était incapable d'empêcher la perte de muscles et d'os.
Dans la seconde étude, les chercheurs ont détecté au moins 20% de perte osseuse chez les souris de moindre gravité. Mais rappelez-vous, ces études ne sont que des simulations. Jusqu'à ce que les astronautes atterrissent réellement sur Mars, nous ne pourrons pas savoir exactement comment leur corps s'adaptera à une gravité inférieure.
8 terrain rocheux martien
Comme Neil Armstrong l’a découvert lors de sa descente à la surface de la Lune, son site d’atterrissage était rempli de gigantesques rochers mettant en péril son atterrisseur. Un problème similaire pourrait arriver aux astronautes qui atterrissent sur la surface de Mars. Ils n’auraient que très peu de temps au-dessus d’un site d’atterrissage pour détecter et éviter les dangers tels que les gros rochers ou les dunes de sable.
Des rochers ou des pentes pourraient faire tomber un atterrisseur martien doté de jambes d'atterrissage lorsqu'il heurterait la surface. Même les grandes entités sur le terrain peuvent être difficiles à voir en orbite. Par conséquent, les planificateurs de missions risquent de les manquer.
De petites tranchées ou des collines pourraient tromper les capteurs en libérant l’atterrisseur de ses parachutes plus tôt que prévu ou confondre les systèmes automatisés en ce qui concerne la vitesse d’atterrissage. Les chances qu'un atterrisseur échoue en raison de problèmes de terrain sont étonnamment élevées. Une étude a évalué la possibilité à 20%.
7 Diamètre du carénage de la charge utile
Lors de la conception d'un atterrisseur Mars habité, un problème technique se pose à plusieurs reprises: le diamètre du carénage de la charge utile de la fusée sur laquelle le atterrisseur Mars sera lancé. Bien que le plus grand carénage envisagé ait un diamètre énorme de 8,4 mètres, il a été extrêmement difficile pour la NASA d’adapter un carénage de charge utile à la conception d’un atterrisseur Mars habité.
Le bouclier thermique rigide nécessaire pour protéger une charge utile lourde est trop grand pour tenir dans le carénage de la charge utile. La NASA doit donc utiliser une technologie de bouclier thermique gonflable, actuellement expérimentale.
En utilisant les conceptions existantes pour une mission sur Mars, le plus petit atterrisseur de la NASA serait extrêmement à l'étroit dans le carénage de 8,4 mètres. Aucun des plus gros atterrisseurs de la NASA ne rentrerait dans le carénage.
Même si la NASA utilise le plus petit atterrisseur, elle devra procéder à de nouvelles conceptions délicates, notamment en retournant un rover martien pour les astronautes et en redessinant les réservoirs de carburant. La taille du carénage ne peut pas être augmentée car cela déstabiliserait la fusée.
6 rétropropulsion supersonique
La rétropropulsion supersonique peut être un moyen de ralentir un atterrisseur de Mars lors de sa descente finale vers la surface de la planète. Cela implique de tirer des fusées dans la direction de déplacement alors que le vaisseau spatial continue à aller plus vite que la vitesse du son.
Dans la mince atmosphère martienne, la rétropropulsion supersonique est un must. Mais lancer des roquettes à une vitesse supersonique pourrait créer des ondes de choc qui endommageraient un atterrisseur de Mars. La NASA n'a pratiquement aucune expérience de cette procédure, ce qui complique encore plus ses chances de succès.
Cette technique pose trois problèmes principaux. Premièrement, les interactions entre le flux d'air et le panache d'échappement de la fusée peuvent secouer l'atterrisseur. Deuxièmement, la chaleur générée par les gaz d'échappement de la fusée peut chauffer l'atterrisseur Mars. Troisièmement, il peut être difficile de maintenir l’atterrisseur stable pendant le tir des fusées rétro.
Bien que des essais à petite échelle aient été effectués dans des souffleries aérodynamiques, une série complète d’essais plus vastes utilisant du matériel réel est nécessaire.C'est une proposition coûteuse et à long terme.
Mais la NASA pourrait avoir un autre moyen d’enquêter sur la rétropropulsion supersonique. Il a récemment observé un test effectué par SpaceX pour retourner sa première étape au sol, qui a fourni des données précieuses.
5 électricité statique
Vous connaissez ces chocs lorsque vous touchez une poignée de porte ou un autre objet en métal? C'est un simple irritant pour nous sur Terre. Mais sur Mars, l'électricité statique pourrait causer de graves problèmes à nos astronautes.
Sur Terre, la plupart des décharges d'électricité statique sont causées par les propriétés isolantes des chaussures en caoutchouc. Sur Mars, cette substance isolante serait le sol de Mars elle-même. En se promenant simplement sur Mars, un astronaute pouvait accumuler une charge statique suffisamment puissante pour faire frire des composants électroniques délicats s’il essayait d’ouvrir des écluses ou de toucher l’extérieur de la sonde.
Le sol martien est fin et sec, ce qui en fait un matériau isolant idéal. Le sol est jusqu'à 50 fois plus fin que la poussière sur Terre. Pendant que l'astronaute se promenait, de la terre s'accumulerait sur son costume. Lorsque le vent martien le soufflait, l'astronaute accumulait une charge électrique croissante.
Les robots mobiles utilisent des aiguilles ultrafines pour purger cette charge électrique. Cependant, une mission Mars sur pilotée nécessiterait des combinaisons isolantes pour protéger les astronautes et leur équipement.
4 Disponibilité des lanceurs
Le Space Launch System (SLS) est la plus grande fusée de lancement en développement dans un avenir prévisible. Ce sera la fusée qui effectuera pièce par pièce une mission habitée sur Mars.
Selon les plans actuels de la NASA, une douzaine de roquettes SLS seront nécessaires pour une mission habitée sur Mars. Cependant, l’infrastructure terrestre actuelle supportant le SLS a été réduite au minimum: une installation pour l’assemblage de la fusée, un robot sur chenilles pour transporter la fusée vers le tableau de lancement et un tableau de lancement.
Si même l'un de ces composants venait à tomber en panne, la disponibilité des lanceurs pourrait être sérieusement compromise. Ce goulot d'étranglement sur la disponibilité pourrait poser plusieurs risques pour une mission Mars habitée.
Par exemple, tout retard dans l’assemblage et la vérification de l’énorme SLS aurait un impact significatif sur le calendrier de lancement. Ainsi, des problèmes aussi banals que la météo ou des problèmes techniques mineurs.
En outre, l’amarrage orbital pour l’assemblage d’un vaisseau spatial Mars nécessite le lancement de la fusée dans un délai déterminé (la «fenêtre de lancement»). Les opportunités favorables pour les navires à destination de Mars de quitter l'orbite terrestre sont également limitées.
Les scientifiques ont mis au point des modèles de lancement utilisant des données historiques sur la disponibilité des lancements de navettes spatiales. Ils montrent que la NASA ne peut pas être certaine que la fusée SLS sera en mesure de se lancer dans des fenêtres de lancement spécifiées, ce qui pourrait compromettre les plans de la mission Mars.
3 sol martien toxique
En 2008, la sonde Phoenix automatisée de la NASA a fait une vilaine découverte: elle a découvert des sels de perchlorate à la surface de Mars. Bien que ces substances toxiques aient des utilisations industrielles, elles peuvent causer des problèmes avec la glande thyroïde à des doses extrêmement faibles.
Sur Mars, les perchlorates constituent au moins 0,5% du sol, une quantité de poison pour l'homme. Avec les astronautes qui se promènent et traquent les sols dans leurs habitats, ils ne pourront pas éviter la contamination par les perchlorates.
En utilisant la technologie dérivée des opérations minières dangereuses sur Terre, les procédures de décontamination peuvent atténuer le problème dans une certaine mesure. Mais des changements radicaux pour la santé peuvent encore se produire lorsque la glande thyroïde est perturbée.
Les perchlorates ont également été associés à divers troubles sanguins. Cependant, les scientifiques n'ont pas fait beaucoup de recherches sur les effets des perchlorates sur le corps humain, ce qui rend les conséquences à long terme difficiles à prédire.
Les astronautes pourraient être amenés à prendre des hormones artificielles pour maintenir leur métabolisme, car ils sont aux prises avec les effets à long terme de l’exposition au perchlorate.
2 Stockage à long terme de carburant de fusée
Le carburant de fusée est nécessaire pour nous emmener à Mars et à l'arrière. Les carburants pour fusées les plus efficaces actuellement utilisés sont l’hydrogène liquide et l’oxygène liquide, qui sont des propulseurs cryogéniques.
Ces carburants doivent être congelés pour le stockage. Cependant, même avec une préparation intensive, l'hydrogène s'échappe toujours des réservoirs de carburant à raison de 3 à 4% du total chaque mois. Ce serait un désastre si les astronautes sur Mars découvraient qu'ils n'avaient pas assez de carburant pour rentrer chez eux.
Les astronautes devront peut-être empêcher les propulseurs cryogéniques de cuire pendant plusieurs années au cours de leur mission sur la planète rouge. Du carburant supplémentaire pourrait être fabriqué sur Mars, mais le maintien du carburant au froid nécessiterait une isolation et des refroidisseurs électriques. Des vols pour tester les technologies de stockage à long terme seront nécessaires avant que des astronautes ne se lancent dans des missions sur Mars.
1 romances et les ruptures
Sur un long voyage dans un espace confiné, les romances entre astronautes sont tout à fait possibles. À la fin de la journée, les humains ont besoin de contacts physiques et d'intimité. Mais si cela semble doux et romantique, cela peut aussi mal se terminer.
En 2008, un groupe de personnes a été enfermé dans un environnement confiné pendant une longue période pour simuler une mission sur Mars. Les événements ont dégénéré lorsque l'un des prétendus astronautes a été contrarié par le fait que sa petite amie astronaute refusait de coucher avec lui et passait plus de temps avec un troisième astronaute.
Stressé et fatigué, le premier astronaute craqua et donna une fracture à la mâchoire au troisième astronaute. Si cela avait été une vraie mission, ce comportement aurait été extrêmement préjudiciable à la mission.
Malheureusement, la NASA n'essaie même pas de gérer ces possibilités.Selon un rapport récent de la National Academy of Sciences, la NASA n’a pas enquêté sur la question des relations sexuelles en mission sur Mars et des types de personnalité qui pourraient le mieux s’entendre les uns avec les autres pendant longtemps.