Odyssée martienne : mode d’emploi

Marcher sous un ciel rose nacré couleur coquillage, entendre le crissement étouffé de ses pas dans le sol poudreux, balayer d’un revers de moufle la très fine poussière rouge déposée sur la visière de son scaphandre, entendre le sifflement du vent dans des fréquences étonnamment graves, rejoindre au couchant sa base à grandes enjambées élastiques et la nuit tombée, s’émerveiller en regardant les deux petites lunes Phobos et Démos se croiser à vive allure dans le ciel étoilé. Bienvenue sur Mars, terre promise par Nixon, qui n’a vu débarquer en cinquante ans que quatre robots, téléguidés depuis le centre opérationnel du JPL (Jet Propulsion Laboratory) à Pasadena en Californie. Et pourtant, l’odyssée humaine n’y a rien d’impossible sur le plan des lois de la physique. Simplement, le nombre d’obstacles à surmonter pour y parvenir est vertigineux, tant au niveau du décollage que du voyage interplanétaire, de l’atterrissage sur Mars, du séjour forcé de deux ans minimum et du retour sur Terre. Cette séquence d’événements se déroulera au minimum sur trois années durant lesquelles les astronautes auront à vivre ensemble dans des espaces confinés et des milieux on ne peut plus hostiles, sans échappatoire possible, loin, très loin de la Terre. Un autre frein tient à la volonté politique. Le voyage piloté vers Mars est l’objectif – avoué ou inavoué – de toutes les grandes puissances spatiales : les États-Unis, l’Europe, la Chine et la Russie. Quand aura lieu cette aventure ? L’échéance avance puis recule, au fil des budgets, des crises, des changements de gouvernements et d’objectifs industriels et techniques.

Au-delà de l’exploration de nouveaux mondes, des défis technologiques que cela suppose, quels peuvent être les motifs d’une telle aventure ? Depuis la fin des années 1990, l’avènement des astromobiles a permis aux premiers géologues de terrain robotisés d’arpenter le sol de la Planète rouge. Le dernier d’entre eux, Curiosity, arrivé en 2012, n’a parcouru que 20 kilomètres en sept ans. Sa vitesse de pointe – de l’ordre de quelques dizaines de centimètres par heure – fait pâle figure comparée à celle du véhicule tout-terrain lunaire de la mission Apollo 15, conduit par des humains et atteignant les 24 km/h. De ces missions lunaires, les astronautes ont ramené 382 kilos de roches dont l’analyse a mobilisé et mobilise encore des chercheurs du monde entier. En la matière, l’homme peut donc effectuer des opérations plus complexes que le robot : agir plus vite ; piloter son astromobile sur de bien plus grandes distances ; faire des forages plus profonds que les quelques centimètres de la foreuse dont est équipé le bras de Curiosity. Ces robots voyageurs ont, pour l’essentiel, découvert que de l’eau douce et potable a coulé un jour sur Mars. Il y a plus de 3,7 milliards d’années, celle-ci aurait été une planète habitable, avant qu’une catastrophe climatique n’épluche en partie son atmosphère et ne la transforme en cet univers hostile, glacé, irradié par les rayonnements cosmiques et solaires, où l’eau n’existe que sous forme de glace et de gaz. Si l’on a pu démontrer que Mars fut un jour habitable, la question reste de savoir si elle a été habitée. La recherche de molécules prébiotiques pouvant être à l’origine du vivant, de bactéries, de microbes, de traces fossiles est l’objectif premier des prochaines missions robotiques. Forer profond, ramener des échantillons soigneusement sélectionnés, serait sans aucun doute la façon la plus efficace de trouver ce que l’on cherche.

Quels sont, étape par étape, les défis à surmonter pour rendre un jour possible cette odyssée de l’homme sur Mars ? Rappelons d’abord que s’arracher à la gravité terrestre nécessite une accélération hors du puits gravitationnel de notre planète avec une vitesse de libération de plus 11 kilomètres par seconde. Cette difficulté a été surmontée depuis des années avec le décollage des mythiques fusées Saturn V du programme Apollo et toute la flottille des navettes spatiales à destination de la Station spatiale internationale. Plus complexe est l’élévation sur une trajectoire transmartienne, une ellipse venant recouper, au terme du voyage, l’orbite de Mars. Elle nécessite de porter notre vitesse à 15 km/s, soit 54 000 km/h. À une telle vitesse, on fait Paris-Toulouse en 40 secondes. In fine, on ne voyage pas de la Terre à Mars en ligne droite – soit 40 millions de kilomètres à vol d’oiseau –, mais sur une trajectoire courbe de 400 millions de kilomètres. Ce parcours doit de plus être optimisé avec une fenêtre de tir exploitant le fait que, tous les deux ans, la Terre – qui se déplace sur une orbite circulaire plus rapidement que Mars – et Mars – dont l’orbite elliptique est plus grande – se croisent à la corde. Mais avant d’envoyer un équipage sur Mars, il faut préparer le terrain en procédant à plusieurs tirs de vols cargo sans personne à bord. Une fois en orbite martienne, le module de descente rempli de propergol (le carburant des fusées), de vivres et d’eau attendra deux ans que l’équipage pilotant son véhicule de croisière arrive par la fenêtre de tir suivante. Un autre vol cargo posera automatiquement sur Mars le module de remontée portant la fusée et la capsule qui permettront aux astronautes de regagner une orbite martienne à la fin de leur séjour.

Comment se déroulerait pour les humains ce voyage interplanétaire de six mois minimum dans un vaisseau autarcique ? L’équipage vivrait en circuit fermé, tout devant être recyclé : l’air que l’on respire – qu’il faut filtrer et régénérer –, les eaux usées, mais aussi l’urine, etc. Autant de pratiques qui renvoient à la notion de développement durable, nous interpellant de plus en plus sur la façon dont nous vivons sur notre propre vaisseau terrestre. Il faudrait aussi rester à l’affût de la météo solaire. L’instrument RAD à bord de Curiosity a mesuré les radiations lors du voyage Terre-Mars ; le verdict est sans appel : au cours d’un aller-retour d’un an, les hommes seraient exposés à 660 millisieverts, soit trente fois la dose tolérée pour les travailleurs du nucléaire. Il faudrait donc prévoir dans le véhicule de croisière un coffre blindé où l’équipage pourrait se calfeutrer lors des éruptions solaires. En outre, lorsque l’on reste en impesanteur plusieurs mois durant, il faut lutter contre les méfaits de la décalcification osseuse, de l’atrophie musculaire, des perturbations de la circulation sanguine. L’exercice physique quotidien à bord ne pourra en aucun cas compenser ces effets dévastateurs. La solution serait de créer une pesanteur artificielle par rotation du vaisseau afin de minimiser ces effets.

Vient ensuite l’épreuve de l’atterrissage sur Mars, sans doute la plus périlleuse, l’atmosphère ténue ne facilitant en rien le freinage. Pour Curiosity – le robot le plus lourd (900 kg) jamais envoyé sur Mars –, la Nasa n’a pas fait appel à des airbags comme pour l’atterrissage des précédents astromobiles Sojouner, Spirit et Opportunity, mais à des rétrofusées puissantes, un parachute assurant la décélération finale et une grue volante permettant de poser l’engin, suspendu au bout de filins métalliques, en douceur sur le sol. Comment faire pour déposer sur Mars des modules autrement plus lourds ? Les astronautes prendront tout d’abord place à bord d’une petite capsule-taxi arrimée au véhicule de croisière, dont l’objectif sera de rejoindre le module de descente depuis deux ans en orbite martienne. Ayant pris place dans ce dernier module, ils auront à vivre sept minutes terrifiantes, temps requis pour parcourir les deux cents derniers kilomètres qui les séparent du sol martien, en priant pour que l’allumage des puissantes rétrofusées et le déploiement de parachutes supersoniques se déroulent sans encombre.

Pour les astronautes arrivés à destination après plus de six mois de voyage, il s’agit maintenant de vivre deux ans sur Mars en attendant la prochaine fenêtre de tir conditionnant le retour sur Terre.

Fouler le sol de la Planète rouge exige de revêtir un scaphandre sophistiqué permettant de s’affranchir de la décompression brutale, la pression atmosphérique ambiante ne faisant qu’un centième de la pression terrestre. Il doit en plus être régulé thermiquement pour supporter la température ambiante avoisinant les moins 100 degrés. Enfin, l’atmosphère ténue est irrespirable, car essentiellement constituée de gaz carbonique. Il faut donc avoir sur son dos des bouteilles d’oxygène. Ajoutez à cela la télécommunication avec ses coéquipiers et le centre de contrôle sur Terre : heureusement, pour supporter le poids d’un tel équipement, que la pesanteur sur Mars représente le tiers de celle sur Terre. Se promener sur une planète irradiée en permanence est une chose, y vivre pendant deux ans en est une autre. Il est prévu une base troglodyte, installée sous terre, dans des canaux de lave basaltique naturels. Enfin, se pose la question des ressources pour vivre deux années. On voyage léger quand on va sur Mars, il faudra donc tout produire sur place : la nourriture, l’oxygène que l’on respire… Le démonstrateur MOXIE embarqué sur le robot Mars 2020, dont le départ est prévu en juillet prochain, doit produire de l’oxygène à partir du gaz carbonique ambiant. Pour l’eau liquide, il suffit de faire fondre la glace ou de déshydrater le sol argileux environnant ; et pour l’alimentation, de faire des cultures sous serre. Enfin, une question essentielle reste celle de la force psychique requise pour pouvoir vivre trois ans, au minimum, en compagnie de quatre ou cinq personnes dans une succession d’espaces confinés, en conditions extrêmes, sans certitude de retour si loin du berceau terrestre.

L’homme serait-il vraiment capable un jour de vivre ailleurs que sur Terre ? Possèdera-t-il les clefs techniques pour aller sur Mars, la « terraformer » au point de la rendre semblable à la Terre ? Ou, plutôt que de s’installer durablement sur une autre planète, n’est-il pas plus urgent de tirer les leçons des robots qui, croyant découvrir Mars, nous ont permis de redécouvrir la Terre, sa fragilité, son unicité au sein du Système solaire ? 

 

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