Il y a eu, dès le départ, trois sortes d’opposants au processus de terraformation de Mars : ceux qui estimaient qu’il était immoral et vaniteux de forcer une planète à s’adapter à l’Homme ; ceux qui considéraient qu’il incombait à l’Homme de s’adapter à Mars ; et ceux qui jugeaient que le choix du mode de terraformation, étalé sur plusieurs siècles, était bien trop long.
Ces derniers se sont inspirés des travaux d’un ingénieur du début du XXIe siècle, Ken Roy. Ils ont démontré qu’il est possible d’entourer certains corps du système solaire d’une coquille faite d’un mélange de régolite, d’acier et de fibre de Kevlar, entièrement construite par des nanobots. A l’intérieur de cette coquille, une atmosphère peut rester piégée, avec une pression et une température suffisantes pour reconstituer un environnement terrestre, exception faite de la gravité. Le gain de temps vis-à-vis des modes « traditionnels » de terraformation en vigueur sur Mars et sur Vénus a même conduit certains scientifiques à demander l’abandon des efforts déjà entrepris sur ces deux planètes.
Sur la Lune, sur des planètes naines telles que Cérès et sur des lunes telles que Callisto, les colons vivent à même la surface d’un monde qui, il y a quelques centaines d’années, était exposée au vide spatial et aux vents solaires.
L’opacité et l’épaisseur des coquilles qui entourent ces mondes ont un inconvénient mais aussi plusieurs avantages : d’un côté, elles obligent l’installation d’un éclairage artificiel sur leur paroi interne. De l’autre, elle protègent des rayons ultraviolets du soleil et permettent, sur la paroi externe, l’installation d’industries lourdes qui peuvent ainsi effectuer leurs rejets dans le vide plutôt qu’à l’intérieur de l’écosystème.
Les projets de « mondes sous serre » se multiplient dans le système solaire, comme autour des lunes d’Uranus, de Neptune et même sur des planètes naines lointaines comme, récemment, Pluton. Il se pourrait même que les passagers des futurs vaisseaux interstellaires emportent le concept dans leurs bagages.
Document d’archive (octobre 2013) : comment le projet de « Monde-coquille » fut théorisé
Nos ancêtres manquaient de sens pratique. Ils pensaient que les Martiens vivraient dans des dômes de verre à même la surface. Comme si une paroi de verre pouvait nous protéger des radiations et nous empêcher de devenir stériles ou de développer des cancers. Non, la meilleure solution est encore de vivre sous terre.
Les premiers colons n’ont eu d’autre choix que d’emporter avec eux leurs modules d’habitation et vivre à la surface dans ce qui ressemblait surtout à des préfabriqués. Mais les Martiens ont fini par investir le sous-sol.
Pour construire ces refuges sous Mars, des robots ont d’abord été envoyés creuser les cavernes qui devaient plus tard accueillir les premiers habitants. Ces derniers n’ont ensuite eu qu’à terminer la construction et l’aménagement des sous-terrains ainsi créés.
Etapes de la construction de la colonie martienne sous-terrainne
Des ouvertures ont été laissées à la surface pour permettre à la lumière de percer.
Une colonie souterraine martienne vue de la surface
Ces puits de lumière permettent de ne pas dépendre uniquement d’un éclairage artificiel et d’alimenter en lumière les cultures aménagées dans les cavités. Les habitations sont divisées en plusieurs niveaux séparés par des sortes de filets rigides faits en fibre de basalte.
Vu d’intérieur en contre-plongée d’une colonie souterraine martienne
Certaines colonies n’ont d’ailleurs pas eu besoin de robots pour creuser leur nid : sur Mars comme sur la Lune, des coulées de lave ont créé des cavités naturelles que les habitants ont investi et aménagé.
L’entrée d’un tube de lave dans la région de Tractus Fossae.
Une autre entrée de tube de lave, sur la Lune cette fois (via NASA/GSFC/Arizona State University)
Le même principe a été appliqué dans la ceinture d’astéroïdes, où des colonies ont été créées par excavation.
243 Ida (image : via NASA/JPL) fait partie des premiers astéroïdes à avoir été évidé et mis en rotation autour de son axe pour créer une gravité artificielle sur ses parois intérieures. La force centrifuge vous maintient au sol.
Au-delà de la ceinture d’astéroïdes, les colonies joviennes utilisent également l’environnement naturel pour se protéger des radiations mortelles de Jupiter. Sur Europe, une épaisse couche de glace vient s’interposer entre les stations souterraines et la géante gazeuse.
Pour étudier la faune et la flore d’Europe, il était plus sûr de s’installer sous la couche de glace qu’à la surface. (via NASA)
Les rovers, c’est bien mais un peu lent. A la vitesse où ils se traînent, Opportunity et Curiosity, les deux bolides encore actifs sur Mars, auront exploré la totalité de la planète rouge dans environ plusieurs millions d’années. Ne pourrait-on pas couvrir un peu plus de terrain par la voie des airs ?
Imaginons que vous puissiez emmener votre Cessna et partir explorer d’en haut les planètes et lunes de notre système solaire. Comment votre coucou se comporterait-il si on le lâchait dans l’atmosphère épaisse de Vénus ou celle, quasi inexistante, d’Europe ?
Dans la plupart des cas, sans atmosphère, vous aurez un cratère à votre nom. Seul neuf corps du système solaire possèdent une atmosphère suffisamment dense pour y voler : la Terre, Mars, Vénus, Jupiter, Saturne et sa lune Titan, Uranus, Neptune et le soleil lui-même bien que, dans ce dernier cas, c’est sous forme de vapeur que vous risquez de voler.
En revanche, voler sur Mars serait difficile mais pas impossible. La NASA a même envisagé d’explorer Mars par avion. La difficulté, c’est qu’avec une atmosphère aussi fine, vous avez intérêt à aller vite : Mach 1 rien que pour décoller et assez d’inertie pour rendre presque impossible la moindre manœuvre. Vous pouvez comparer ça au pilotage d’un avion supersonique. Vous avez votre qualif’ ?
Photo Kenny Mitchell (CC)
Sur Vénus, en revanche, l’atmosphère épaisse assurerait un vol tranquille. Dommage que l’appareil prenne feu instantanément et se mette à fondre. En revanche, à 55km au dessus de la surface, les conditions de température et de pression sont remarquablement similaires à celles de la Terre. Tout de même, n’oubliez pas le masque à oxygène, une combinaison vous protégeant des pluies d’acide sulfurique et attendez-vous à être un peu secoués par des vents catégorie 5 permanents.
Photo : BlackBirdCD (CC)
Sur Jupiter, notre Cessna ne pourrait pas voler. La gravité, trop forte, attirerait l’appareil dans les couches profondes de l’atmosphère. Bonne nouvelle : vous ne pouvez pas vous écraser, vu que Jupiter ne possède pas de surface solide à proprement parler. C’est la pression qui s’en occupe.
Sur Saturne, Uranus ou Neptune, la gravité est un peu plus faible ; vous pourrez voler un peu plus longtemps avant que l’appareil ne plonge, ne gèle ou se disloque sous l’effet des turbulences.
Quitte à choisir, emmenez votre Cessna sur Titan. Le vol y est encore plus agréable que sur Terre : atmosphère épaisse mais gravité moindre : vous pourriez vous y propulser avec des pédales, à la force de vos jambes, voire vous prendre pour Icare et décoller avec des ailes accrochées aux bras. Mais la comparaison avec le fils de Dédale s’arrête là : vos nouveaux appendices ne finiront pas brûlées par le soleil mais par le froid : il fait -200°C sur Titan, température à laquelle vous ne tomberez pas dans de l’eau de mer mais dans des lacs de méthane liquide.
Malgré les progrès technologiques actuels et futurs, nous ne voyagerons sans doute jamais au sein du système solaire comme nous voyageons aujourd’hui en avion. Nous ne mettons que quelques heures pour rejoindre l’autre bout de la planète mais les concepts de propulsion les plus futuristes ne permettront pas de rejoindre la planète la plus proche en moins d »un mois. Les trajets ressembleront donc aux voyages en bateau que connaissaient nos ancêtres du XVIe siècle. Un je-ne-sais-quoi d’ironique – et de poétique – dans cette redécouverte un peu forcée des rythmes de transport d’autrefois.
Le dernier « Mardi de l’espace » organisé à Paris par le CNES le 21 mai dernier avait pour thème les nouveaux moyens de propulsion des fusées et autres engins spatiaux. Les intervenants, Richard Heidmann, ancien ingénieur SNECMA et Elisa Cliquet Moreno, de la Direction des Lanceurs du CNES, ont passé en revue les différents moyens existants ou à l’étude pour faciliter nos déplacements dans l’espace.
Avec les technologies actuelles – fusées à propulsion chimique – le seul corps du système solaire que nous puissions rejoindre dans un délai raisonnable, avec la possibilité d’un demi-tour en cas de pépin et sans emporter des quantités déraisonnables de vivres est la Lune, à trois jours de vol de la Terre.
S’arracher plus facilement à la pesanteur terrestre
Pour quitter la Terre, les alternatives performantes à la propulsion chimique, au taux de rendement frisant les 100 %, ne sont pas nombreuses. Les solutions à l’étude résident plutôt à l’intérieur de cette technologie, telles les fusées réutilisables, les avions spatiaux à réaction ou de nouvelles molécules rendant plus performante cette technologie.
#CNESTweetup l’avenir de la propulsion chimique ce sont les Nouvelles Molécules à haute densité énergétique. En 2 mots : le Graal:-) — Rowena B. (@BellageraRowena) 21 mai 2013
#CNESTweetup auj pour aller sur la station spatiale internationale on utilise des technologies qui ont 40 ans — Lucile Pommier (@LucilePommier) 21 mai 2013
La conférence a même abordé les concept les plus futuristes, tel l’ascenseur spatial.
#CNESTweetup c’est pour quand l’ascenseur spatial? Pour Richard Heidmann « jamais » pas le matériel adapté, dangerosité — MyScienceWork (@MyScienceWork) 21 mai 2013
Une fois en orbite, des voyages interplanétaires
Par contre, une fois libérés de la pesanteur terrestre, les idées fusent et, si elles ne permettent pas d’atteindre des vitesses folles, elles s’attachent au moins à optimiser les performances du moteur, avec plus ou moins de réalisme. La propulsion nucléaire est un peu le serpent de mer du voyage dans l’espace. Après l’avoir déjà testé pendant la guerre froide, la NASA a récemment relancé le développement d’un réacteur thermique nucléaire comme substitut à la propulsion chimique, deux fois moins performante, pour ses missions dans l’espace lointain.
#CNESTweetup Les essais de réacteurs nucléaires thermiques avaient été fait à 80km de Las Vegas ds les années 70… pas très rassurant — MyScienceWork (@MyScienceWork) 21 mai 2013
Ce type de moteur fait face à de nombreux obstacles techniques pour lesquels des solutions n’ont pas encore été trouvées. Un autre concept de moteur nucléaire – électrique cette fois-ci – suscite à la fois beaucoup d’espoir et de scepticisme : le moteur VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket). Pour les uns, le moteur conceptualisé par l’astronaute et physicien des plasmas Franklin Chang-Diaz dès les années 1970 pourrait réduire le voyage vers Mars de 6 mois à 39 jours. Pour les autres, le poids des réalités cloue VASIMR au sol et l’idée a plus de choses en commun avec Star Trek qu’avec la science. Selon Elisa Cliquet Moreno, VASIMR aurait besoin d’un vaisseau à la masse quasi nulle pour fonctionner.
Le projet d’aller sur Mars en 39 jours de Franklin Chang-Diaz était quelque peu fantaisiste #CNESTweetupow.ly/lfSNj — Killian Martin (@KillianMartinT) 21 mai 2013
#CNESTweetup Elisa Cliquet : « Des réacteurs fantaisistes à 200 mégawatts ? » Autant aller vers la fusion — Vincent Lieser (@vincentlieser) 21 mai 2013
Vue d’artiste du concept envisagé par les chercheurs de l’université de Washington. Image : université de Washington
#cnestweetup Elisa Cliquet : un moteur spatial à fusion ? Essais de la NASA dans 5-6 ans. Les Européens attendent de voir ce qu’ITER donne — Vincent Lieser (@vincentlieser) 21 mai 2013
On est encore loin du « Warp drive » à la Star Trek. Aucune de ces technologies ne permettant de réduire drastiquement le temps de trajet entre planètes, pourquoi ne pas miser sur autre chose que la vitesse ?
Moteurs ioniques, voiles solaires et trains gravitationnel ou la victoire de la tortue sur le lièvre
Plus proche de nous puisque déjà testé sur des sondes robotisées, la propulsion ionique et la voile solaire donnent la priorité à l’endurance et à l’économie d’énergie plutôt qu’à la vitesse, en utilisant le moins de carburant possible.
Avec la propulsion ionique, on peut multiplier les performances par 10 ou 20 #cnestweetup — Guilhem Boyer (@kalgan_) 21 mai 2013
#CNESTweetup la propulsion ionique c’est un peu la course du lièvre et de la tortue propulsion faible mais très longue — MyScienceWork (@MyScienceWork) 21 mai 2013
Les voiles solaires sont propulsées par les photons venus du soleil mais leur taille doit être très importante pour obtenir une poussée. Elles sont également dépendantes de l’intensité de la lumière provenant du Soleil et seront donc moins puissantes au-delà de l’orbite de Jupiter, par exemple. Mais, si l’on est pas pressé, il est possible d’aller très loin et je trouve que cette technologie a un côté noble et écologique qui pourrait la rendre populaire.
#CNESTweetup Une compet’, comme le Vendée Globe, allait récompenser le premier arrivé sur la Lune avec une voile solaire. — Nadège Joly (@NadegeJoly) 21 mai 2013
Ce concept de voile électrique sera testé à partir du satellite ESTCube-1 lancé début mai 2013 à l’aide d’une fusée européenne Vega depuis Kourou en Guyane.
Une troisième voie serait de s’inspirer des travaux de Buzz Aldrin. Ce spécialiste des rendez-vous orbitaux est à l’origine du concept de « Mars Cycler » (train gravitationnel). Dans les années 1980, le deuxième homme à avoir marché sur la Lune a proposée l’idée d’un moyen de transport faisant perpétuellement la navette entre la Terre et Mars, rendant possible l’acheminement en continu d’astronautes et de matériel d’une planète à l’autre.
Le Mars Cycler de Buzz Aldrin… en Lego
Loin de la force brute des fusées, ces technologies promettent de voyager lentement mais sûrement. Elles permettraient à des missions habitées de relier la Terre aux corps les plus proches du système solaire en économisant de la charge utile. C’est un peu comme si le mouvement slow food avait son pendant spatial, un genre de « slow space-faring » permettant d’apprécier un voyage interplanétaire à sa juste valeur. C’est ainsi que les grands navigateurs ont arpenté la planète pendant plusieurs centaines d’années. J’aime penser que d’autres grands navigateurs défricheront le système solaire au même rythme, en prenant la lenteur non comme une malédiction mais comme l’occasion de méditer sur la signification de leurs voyages.
Pour la 2e année consécutive, la NASA propose 50 défis technologiques aux passionnés du monde entier le week-end des 20 et 21 avril 2013. En France, les participants sont attendus à La Cantine, à Paris et à Toulouse.
Nous avons aujourd’hui une Station spatiale internationale occupée en permanence, nous recevons des flots d’image de la part de robots foulant le sol de Mars ou orbitant Mercure, Vénus et Saturne. Pourtant, nous utilisons le même procédé pour accéder à l’espace qu’il y a 60 ans et le début de l’ère spatiale. Les coûts nécessaires à l’envoi d’Hommes et de matériaux dans l’espace restent désespérément prohibitifs à l’exception des pays possédant un programme spatiale et de quelques de riches touristes. Or, sans accès bon marché à l’espace, on ne peut que rêver, comme dans ce blog, à l’exploration des mondes qu’éclaire notre soleil. Voici trois facteurs qui font que les portes du système solaire nous restent fermées.
60 après, toujours des fusées
Les fusées sont dangereuses, leur fonctionnement est compliqué et pas toujours parfaitement fiable. Personne n’a encore réussi à concevoir un lanceur qui donnerait la garantie de fonctionner à chaque fois. Avec une fusée, une erreur infime, humaine ou non, peut mener à un désastre ou à une tragédie lorsque des équipages sont concernés.
Les fusées sont aussi incroyablement chères. Le lancement le moins onéreux vous coûtera vite 10 millions d’euros, soit 15 000 € par kilogramme. Les avions spatiaux actuellement en développement, tel le britannique Skylon ou le suborbital SpaceShipTwo de Virgin, promettent de réduire drastiquement le coût de l’accès à l’espace. Mais ils fonctionnent sur le même principe que les fusées : utiliser la force brute pour s’arracher à la gravité terrestre.
Pourtant, les effets d’une réduction des coûts d’accès à l’orbite terrestre pourraient changer à jamais l’économie de notre planète.
Des innovations de rupture telles que l’ascenseur spatial pourraient ne jamais voir le jour
Laissons donc de côté les véhicules à anti-gravité et les téléporteurs de l’univers Star Trek, à ranger au musée des futures innovations. Un mode de transport appartenant à l’univers de la science-fiction ne fait plus rire depuis quelques années. Dans les œuvres d’Arthur C. Clarke, dans les space opéras d’Iain M Banks et d’Alastair Reynolds, les ascenseurs spatiaux sont une technologie tenue pour acquise. C’est ce que toute civilisation avancée qui se respecte utilise pour quitter sa planète, plutôt que les fusées, qu’utilisent les civilisations préhistoriques bonnes à jouer les artificiers amateurs.
« Avec un ascenseur spatial, l’accès à l’orbite terrestre ressemblerait à une très longue mais paisible promenade, en toute sécurité et pour le prix d’un billet d’avion 1re classe », s’exclame David Horn, président du très concret et décidé Consortium pour l’Ascenseur spatial international. Le coût descendrait à environ 80€ par kilogramme pour une fabrication estimée entre 8 et 40 milliards d’euros. Un montant inférieur à celui dépensé depuis le début de la construction de la Station Spatiale Internationale (environ 100 milliards de dollars US).
Une entreprise japonaise, Obayashi, annonçait en 2012 vouloir utiliser 96 000 km de structures cylindriques en carbone ancrées à la surface terrestre pour atteindre un point situé à une distance d’un dixième de la distance de la Terre à la Lune.
Mais obtenir des nanotubes de carbones dans cette configuration est une prouesse technique que personne n’est aujourd’hui parvenue à réaliser, malgré les concours organisés depuis cinq ans par la NASA. L’ascenseur serait également soumis à de dangereuses vibrations. A cause de la force de Coriolis la cabine serait poussée dans la direction opposée à la rotation de la Terre. Enfin, l’ensemble du système risquerait d’être percuté par des satellites ou des débris spatiaux. Avant d’avoir surmonté l’ensemble de ces obstacles, un ascenseur spatial a peut-être plus de chances de voir le jour sur la Lune.
« Se libérer de l’attraction terrestre, ça coûte cher »
Nous avons tellement baigné depuis le début de l’ère spatiale dans ce type de discours qu’il en est devenu un obstacle, ou plutôt une excuse. Pourtant, c’est moins le coût de l’accès à l’espace que les choix stratégiques faits depuis 60 ans qui nous ont aujourd’hui amenés à des impasses. Comme le dit Edward Wright du blog « MoonandBack.com » dans un article sur la fabrication de matériaux en apesanteur, les agences spatiales ont « décidé que le coût de l’accès à l’espace serait réglé plus tard, après avoir mené un certain nombre de projets – battu les soviétiques dans la course à la Lune, construit la Station spatiale internationale, retourné sur la Lune et envoyé des astronautes sur Mars ». En somme, la NASA et ses partenaires internationaux ont « mis la charrue avant les bœufs ».
Ainsi, dans les années 70, la construction de la Navette spatiale a été préférée à la conquête de Mars. La NASA avait persuadé l’administration Nixon que ce lanceur réutilisable permettrait d’aller et venir entre le sol et l’orbite terrestre aussi facilement et régulièrement qu’un vol transatlantique. Avec deux accidents et un rythme de lancement de moins d’un par an, on a eu le contraire : un système lourd car partiellement réutilisable et statistiquement moyennement sûr. Voyager en compagnie sur liste noire pour 10 millions d’euros, ça vous aurait dit ?
Cette erreur n’aurait pas été grave si ce lanceur n’avait pas en plus été exclusivement dédié à la construction de la Station spatiale internationale, une réussite indéniable sur le plan de la coopération internationale mais un gouffre financier et des résultats scientifiques en demi-teinte. Or, la NASA est en train de reproduire ce type d’erreur avec son « Space Launch System« .
Une politique spatiale rationnelle aurait peut-être mis l’accent sur des incitations envers le développement de moyens de transports spatiaux bon marché avant de mettre des centaines de milliards de dollars sur la construction d’une station spatiale ou sur des plans d’exploration du système solaire. Une telle approche nous aurait peut-être initialement fait prendre plusieurs décennies de retard sur ces objectifs, mais je suis convaincu qu’avec cette stratégie, nous n’aurions actuellement pas une mais plusieurs stations spatiales internationales, une base sur la Lune et, avant 2020, des équipes de scientifiques en turn-over sur Mars, comme aujourd’hui en Antarctique.
On ne peut pas dire que l’exploration de l’espace est chère et qu’elle a échoué. On ne lui a jamais donné des chances de réussir. La réputation du secteur spatial comme gouffre financier a été alimentée par les promoteurs de projets qui, contrairement à toute logique, affirmaient que les coûts de lancement importaient peu, que la Station spatiale internationale et les projets d’exploration susciteraient l’émergence d’une industrie et de projets de recherche pleins de promesses. Ils prédisaient toutes sortes d’applications commerciales utiles, de la location de studios de cinéma en apesanteur aux traitements qui guériraient le cancer.
Il est encore temps aujourd’hui de rattraper ce retard. Les nouveaux avions suborbitaux promettent des vols low-cost avec l’avantage de pouvoir rapidement décoller. Les fusées Falcon développées par SpaceX feront reculer les prix de lancement mais seul un projet de lanceur entièrement réutilisable, à l’image de leur « Grasshopper », peut changer radicalement la donne en matière d’accès à l’orbite terrestre basse.
L’idée d’imprimer en 3D les futurs habitats lunaires commence à intéresser l’Agence spatiale européenne. L’ESA s’est récemment associé avec les architectes Foster+Partners pour étudier la possibilité de construire des bâtiments entiers à partir du sol lunaire sans un seul coup de truelle.
Les maçons sélènes déjà au chômage
Si vous aviez déjà prévu de faire carrière dans la maçonnerie sur la Lune, un conseil : trouvez autre chose. Sur Terre, des imprimantes 3D permettent déjà de construire des structures de plus en plus grandes et complexes. Les architectes du projet soutenu par l’ESA souhaitent automatiser la construction sur notre satellite d’habitats en forme de dôme aux parois suffisamment épaisses pour protéger les astronautes des radiations, avec une intervention humaine minimale.
Un bloc d’1,5 tonnes construit en guise de démonstration / Photo : ESA
Les agences spatiales savent déjà qu’il est difficile et extrêmement cher d’acheminer équipages et matériel jusqu’à la surface d’un autre corps du système solaire. C’est pour cela que la découverte d’eau au pôle sud de la Lune est si importante : elle permettrait aux futurs occupant des bases qui y seraient situées de s’alimenter sans avoir a en apporter une goutte depuis la Terre. De même, les partisans d’une exploration de Mars selon la méthode « Mars Direct » prévoient d’envoyer avec les astronautes des machines qui extrairont de l’air martien le carburant nécessaire au voyage retour.
De la même manière, le mode de construction automatisé que prévoient l’ESA et Foster+Partners éviterait de partir vers la Lune la soute pleine de sacs de ciment. Cette méthode pourrait grandement faciliter la construction de bases et réduire de manière drastique les coûts d’une présence permanente sur notre satellite. Les astronautes trouveraient à leur arrivée une base littéralement sortie de « terre ».
« D-Shape, l’imprimante ayant servi à tester le concept est fournie par l’entreprise britannique Monolite, habituée à la conception de récifs coralliens artificiels.
Seule la structure gonflable de l’ensemble serait acheminée depuis la Terre. Le régolite réparti à la surface de la Lune servirait de matière première à l’imprimante qui le déposerait couche après couche pour former une structure protectrice programmée à l’avance et un bâtiment entier en une semaine.
Qui n’a pas rêvé d’avoir son propre trou de Hobbit sur la Lune ?
Ce n’est pas la première fois que l’impression 3D est envisagée pour la construction d’habitats sur d’autres planètes. En 2012, des professeurs de l’Université de Californie du Sud proposaient d’envoyer sur la Lune des imprimantes 3D programmées à l’avance.
Mais il n’y pas que des bâtiments qui pourraient être imprimés. La NASA a récemment accordé un financement au projet SpiderFab dont la technologie pourrait permettre l’impression de vaisseau spatiaux directement depuis l’orbite terrestre. Des vaisseaux imprimés qui desservent des spatioports imprimés : les as du Do-It-Yourself s’appliquent à conquérir le système solaire.
La Lune et Mars seront les deux premiers corps du système solaire habités par des humains. Il n’y a guère de débat là-dessus. Mais une fois la Lune transformée en paradis pour randonneur et Mars en terre d’asile, quels mondes iront-nous explorer et coloniser ? Un astéroïde géocroiseur, comme le prévoyait encore récemment la NASA ? Descendre au chaud du côté de Vénus ou Mercure, partir se perdre dans la ceinture d’astéroïdes ou monter se geler autour des géantes gazeuses ?
La Lune aiguise déjà l’appétit des futurs tours-opérators de l’espace. Avec de la chance, elle accueillera d’ici 50 ans, outre des touristes en mal de sensations fortes, la plupart des industries polluantes terriennes et suffisamment de retraités en quête d’une moindre gravité pour sauver nos systèmes par répartition. Après tout, notre satellite est une destination naturelle pour l’exploration spatiale : c’est un peu la banlieue proche de la Terre, le dernier continent à n’avoir pas encore été exploré par l’Homme (la surface totale de la Lune est comprise entre celle de l’Afrique et celle de l’Asie). C’est surtout pour certains un véritable El Dorado qui possède les ressources indispensables à l’établissement d’une civilisation pan-solaire.
Quant à Mars, les grandes lignes du projet qui mènera l’humanité à conquérir Mars sont déjà connues. On sait même déjà à quoi ressemblera les vaisseaux qui assureront les navettes. Sa ressemblance avec la Terre et la possibilité d’y découvrir une vie passée ou présente en font naturellement une destination prioritaire.
Laissons donc de côté notre sélène voisine et la planète rouge. Une fois ces deux mondes habités, il restera 81 mondes à explorer dans le système solaire. Où commencer ? La ceinture d’astéroïdes, source quasi infinie de matières premières, devrait être la suite logique de la conquête de Mars. Son exploitation permettrait notamment de subvenir aux ressources des habitants de la planète rouge sans avoir à les faire parvenir depuis la Terre. Dès lors, il serait intéressant de cocher le plus gros en premier, l’astéroïde Cérès, et d’en faire le principal point de chute de la Ceinture. A très long terme, cette planète naine pourrait même devenir le point stratégique le plus important du système solaire, entre le système solaire interne et le système solaire externe.
En théorie, les ressources dont disposent la ceinture d’astéroïdes devraient suffire à faire vivre les économies terrienne, lunaire et martienne pendant longtemps. Mais les richesses que représentent les géantes gazeuses, à commencer par le système jovien, pourraient à leur tour représenter un intérêt économique ou attirer les colons. Il faut dire que les nombreuses lunes tournant autour de Jupiter et de Saturne en font des systèmes solaires en miniature qui seront probablement assez riches et auto-suffisants. Autour de Jupiter et Saturne gravitent des mondes plus grands que la Lune ou Mars. Callisto, Ganymède ou Titan pourraient devenir les nouveaux cœurs économiques du système solaire.
Quelle est la lune la plus cool du système solaire ? Un tableau pour choisir votre destination
En dehors de ces six mondes – Lune, Mars, Cérès, Ganymède, Callisto et Titan, les autres corps du système solaire resteront probablement à jamais vides d’habitants ou presque. Mercure à cause de sa proximité avec le Soleil et Vénus à cause des conditions qui règnent à sa surface. Les satellites situés au sein des « ceintures de radiation » de Jupiter – Io, Europe – et de Saturne – Mimas, Encélade, Téthys, Dioné et Rhéa – pourraient également rester à jamais vides. Enfin, les environs d’Uranus ou de Neptune seront sans doute visités sans être colonisés, en raison de leur éloignement.
PS : Petit conseil de lecture : la série de romans du « Grand Tour » de Ben Bova, qui décrit étape par étape la conquête du système solaire par l’humanité par le biais de ses implications économiques et sociétales.
L’essor du secteur privé auquel on a assisté en 2012 a des effets ambivalents sur l’exploration spatiale et sur la stratégie des différentes agences : il les oblige à réagir à cette nouvelle forme de concurrence, mais il leur permet en même temps de se désengager de certaines tâches pour se concentrer sur d’autres.
Si le secteur spatial privé n’a pas encore prouvé grand chose, 2012 aura au moins été l’année de son décollage médiatique. L’entreprise SpaceX a lancé sa première capsule « Dragon » vers la Stations Spatiale Internationale. Puis, tour à tour, des initiatives plus ou moins sérieuses nous ont promis successivement les richesses minières des astéroïdes, Mars puis, début décembre, la Lune avec, à chaque fois, un plan de communication bien huilé visant à attirer de fortunés investisseurs.
Dans le même temps, les agences spatiales, au premier rang desquelles la NASA, subissaient le contrecoup de choix budgétaires et de la crise économique. Difficile de rivaliser quand les autres promettent la Lune et Mars devant les médias du monde entier alors que vous n’avez pas l’ombre d’un plan pour retourner sur la Lune et que vous ne prévoyez pas de décrocher Mars avant les années 2030, voire 2040. Heureusement que les exploits du robot Curiosity sont venus souligner le travail exceptionnel mené par la NASA et ses partenaires, notamment européens, montrant que l’exploration spatiale menée par les agences a encore de l’avenir.
Les nouveaux mots d’ordre : exploiter l’existant et recycler
Face à cette montée en puissance, du secteur privé, la NASA est donc capable du meilleur. Elle a ainsi décidé de jouer la bonne carte, celle de la complémentarité : au privé d’assurer le rôle de taxi vers l’orbite terrestre basse ; à l’agence de mener l’exploration de l’espace situé au-delà. Cela tombe bien, c’est la mission que la NASA a reçu du président Obama : explorer un astéroïde et envoyer un équipage habité vers Mars dans les années 2030.
Pour y arriver, la NASA a compris qu’elle devrait partir de l’existant. Or, aujourd’hui, l’existant se résume presque à une seule chose : la Station spatiale internationale. Pour les entraîner aux vols de longue durée au-delà de l’orbite terrestre, elle a donc prévu d’envoyer ses prochains astronautes passer plus d’un an sur ISS.
Au-delà d’expériences menées en son sein, on découvre qu’ISS est au cœur du plan d’exploration de la NASA. En délestant ISS de certains de ses modules, la NASA voudrait les recycler pour construire toute une architecture d’exploration composée d’une sorte de mini-station affectée au point de Lagrange L2, derrière la face cachée de la Lune. A cet endroit, les gravités combinées de la Terre et de la Lune créent un point d’équilibre qui permettrait aux ingénieurs de la NASA de positionner la station de manière fixe avec une utilisation de carburant minimale pour la maintenir en place.
Les coûts d’un tel avant-poste pourraient être réduits par l’utilisation de modules issu d’ISS et d’autres fournis par différentes agences spatiales.
Cette station serait à la fois un poste d’observation, de pilotage d’engins robotisés, de « garage » pour vaisseaux spatiaux. Elle pourrait aussi servir à l’entraînement des astronautes aux séjours de longue durée dans l’espace. Mais elle pourrait aussi faire office de « pas de tir flottant » afin de lancer des missions vers des astéroïdes géocroiseurs, Mars et ses lunes ou d’autres corps du système solaire. Ainsi, des ingénieurs du Marshall Space Flight Center au Texas réfléchissent à l’utilisation de modules d’ISS, là aussi, mais pour en faire un vaisseau interplanétaire réutilisable (DSH, « Deep Space Habitat« ) qui n’aurait pas besoin d’être lancé depuis la Terre ni de jamais y retourner.
Un « Deep Space Habitat » dérivé d’ISS pour une mission de 500 jours…
… et une vue d’intérieur.
Avant de servir de poste avancé de la conquête du système solaire, la station pourra permettre d’organiser des expéditions robotisées ou habitées à la surface de la Lune. Et, pour cela, la NASA compterait sur le matériel – notamment les atterrisseurs – fournis par l’entreprise Golden Spike. Celle-là même qui vient juste de dévoiler son programme de séjour sur le sol lunaire. Parmi les étapes suivantes : la construction de bases habitées sur la Lune, puis une station sur Photos, l’une des deux lunes de Mars.
Ce qui est frappant, c’est que la NASA élabore ce plan dans une certaine discrétion, comparé au bruit médiatique que provoquent les récentes initiatives privées. Pourtant, cette vision, chère à Buzz Aldrin, pourrait nous mener à quelque chose d’important dans l’histoire de l’exploration spatiale : la construction de toute l’infrastructure nécessaire à un système de transport à l’échelle du système solaire.
« Big rockets to nowhere » : des mastodontes sans but
Ce plan est en effet séduisant mais les choix d’infrastructure pour le mener à bien sont loin de n’avoir que des amateurs, notamment au sein de la prestigieuse Space Review (lire le très long mais passionnant « The cislunar gate with no gate« ). L’un de ses principaux défauts est le système de lancement auquel il est adossé et qui, pour certains observateurs, représente ce que la NASA peut faire de pire. Le Space Launch System (SLS) a pour première mission de lancer la future capsule habitée Orion. Vers où ? Pas vers la Lune, cela a été abandonné et laissé au secteur privé. Pas vers un astéroïde, ni vers Mars, en tout cas pour l’instant. Aucune destination crédible et qui ne soit pas hors d’atteinte n’a pour l’instant été identifiée ce qui faut au SLS le surnom de « Big rocket to nowhere ».
Certains dont la Space Review soupçonnent donc la NASA d’avoir conçu ce plan de station à L2 uniquement pour donner un but à SLS et à Orion. Or, avec le SLS, envoyer régulièrement des relèves d’équipages au point L2 coûterait beaucoup plus cher que de se contenter d’un équipage similaire basé sur ISS, en orbite terrestre (voir “The SLS: too expensive for exploration?”). Pire : le SLS ne pourrait être lancé plus d’une fois par an. Pour la Space Review, c’est un exemple classique de la capacité de la NASA a « mettre la charrue avant les boeufs » – autrement dit, concevoir des plans géniaux soutenus par des choix absurdes. Surtout qu’en même temps, le secteur privé s’apprête à lancer sur le marché de gros lanceurs mais également des fusées entièrement réutilisables sur lesquels la NASA aurait pu se reposer au lieu de construire son propre système.
Au lieu de ça, le Sénat américain affecte des milliards de dollars à un système de lanceurs lourds qui auraient pu être affectés à d’autres parties du projet qui, elles, ont été délaissées, comme des dépôts de carburant dans l’espace ou les vaisseaux réutilisables du type « Deep Space Habitat » vu ci-dessus. Mais la création de dépôts de carburant dans l’espace où les vaisseaux pourraient venir faire le plein sans jamais avoir à redescendre sur Terre dispenserait d’avoir à lancer de grosses fusées depuis le sol. Mais un tel schéma, pourtant plus séduisant et moins onéreux, est contraire à l’esprit du SLS qui est soutenu par le Sénat américain à cause des emplois qu’il permettrait de préserver.
Les combinaisons spatiales d’aujourd’hui n’ont déjà plus grand chose à voir avec celles du début de la conquête spatiale et la prochaine génération est en préparation. Ces nouveaux prototypes sont déjà plus protecteurs, plus maniables et plus abordables. Mais le récent saut de 39 km d’altitude de Félix Baumgartner pourrait également révolutionner la combinaison spatiale.
Des combinaisons qui vous sauvent la vie en cas d’évacuation
Félix Baumgartner n’a pas sauté d’assez haut – « que » de 39 000 mètres – pour mériter le titre d’astronaute. Pourtant, son exploit pourrait, un jour, aider à sauver les vies de passagers de vaisseaux spatiaux et éviter des catastrophes. Pour les ingénieurs chargés de trouver des solutions d’évacuation pour engins et stations spatiaux, les records de Baumgartner fournissent tout un tas d’informations que les astronautes pourraient utiliser afin d’augmenter leurs chances de survie en cas de pépin.
La combinaison de Félix Baumgartner a beaucoup en commun avec les tenues pressurisées que les astronautes portent, mais elle diffère d’elles sur un point crucial et qui lui a peut-être sauvé la vie : sa maniabilité, qui lui a permis de se stabiliser en vol et, donc, de ne pas perdre connaissance. Photo : Red Bull Stratos/Associated Press
Des combinaisons qui vous empêchent de « fondre »
Si la BioSuit se déchire, elle peut maintenir la pression générale et vous sauver la vie.
Une vie sédentaire n’est pas le seul moyen de se retrouver avec des os friables et des muscles atrophiés. Aller dans l’espace provoque les mêmes effets : la microgravité que les astronautes connaissent dans les stations spatiales, provoque une perte d’1 % de masse osseuse par mois. Sans faire d’exercices, les astronautes perdent également de la masse musculaire et, donc, de la force, surtout dans les jambes. Des chercheurs on déjà conçu des combinaisons qui imitent la façon dont la gravité exerce de la pression sur nos membres pour contrer les dommages causés par l’espace à nos corps. D’autres comme le professeur Dava Newman, tentent de concevoir des « Biosuits » plus légères et maniables que les énormes scaphandres actuels à l’aide de nouveaux polymères qui permettraient de remplacer l’antique système à air comprimé.
Une autre piste serait de concevoir des combinaisons qui simulent… le ronronnement des chats, puisque ce ronronnement leur servirait apparemment à guérir plus vite de leurs blessures et à renforcer leur densité osseuse. En effet, leurs os réagissent à la pression causée par les vibrations du ronronnement en devenant plus résistants. Grâce à cela, ils peuvent garder os, muscles et tendons fermes malgré leur temps passé à faire la sieste. Soumettre les astronautes à une vibration constante analogue pousseraient leurs os à se renforcer. Reste à expliquer aux astronautes qu’ils devront s’habiller de combinaisons vibrantes ! A défaut, les astronautes pourront compter sur les concepts d’exosquelettes actuellement en développement pour maintenir leurs muscles en activité ou réapprendre à marcher une fois de retour sur Terre.
Des combinaisons qui permettent d’explorer des mondes
La Z-1 est polyvalente. Elle vous permet même de vous prendre pour Buzz l’éclair !
Outre les combinaisons destinée à évoluer dans le vide spatial ou dans un espace pressurisé, de nouvelles tenues sont en cours de test en vue de leur utilisation sur la surface d’autres corps du système solaire dont la Lune et Mars. Ces tenues doivent répondre à plusieurs contraintes :
– Elles ne doivent pas prendre trop de place dans les minuscules modules de vies où vivront les explorateurs ;
– Elles doivent pouvoir s’enfiler facilement ;
– Elles doivent permettre d’évoluer facilement à la surface, sans risques de chute ou pour la santé.
Pour répondre à ce cahier des charges, la NASA a récemment lancé un nouveau prototype, le Z-1. Comme l’agence américaine ne sait pas où envoyer ses astronautes – la Lune, Mars ou des astéroïdes – elle a conçu une combinaison polyvalente. Pour garder de la place dans l’habitacle, les combinaisons seront accrochées sur les parois de l’habitacle et s’enfileront très facilement, par une sorte de trappe située dans le dos de la tenue.
Des combinaisons qui ne coûtent pas un bras
Dans les années qui viennent les vols habités lancés par des compagnies privées vont se multiplier. Pour répondre à la demande en matériel, des startups telles que Final Frontier Design voient le jour. Leur credo est de proposer des tenues abordables tout en répondant aux critères de sécurité édictés par les agences spatiales.
La combinaison de Final Frontier Design se gonfle en quelques minutes
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