Pourquoi Elon Musk ne doit pas lancer sa fusée vers Mars

Si techniquement envoyer des hommes sur Mars sera possible tôt ou tard, sans doute grâce à Elon Musk, une question reste entière : est-ce souhaitable ?

Par Thomas Jestin.

La semaine dernière, Elon Musk nous a proposé une version plus raisonnable de sa BFR (« Putain de Grosse Fusée »), on passe d’un engin de 122m de haut, 12m de diamètre et 42 moteurs Raptor à une bête de 106m de haut, 9m de diamètre et 31 moteurs Raptors.

Au-delà de cette cure de minceur, peu de changements quant à l’architecture de la fusée, on a toujours deux étages : le booster et le vaisseau.

Le booster est censé emmener le vaisseau jusqu’en orbite de la Terre avant de s’en détacher. Après ravitaillement en orbite, le vaisseau, doté de son propre système de propulsion (4 moteurs Raptor et 2 moteurs sea-level orientables), doit pouvoir s’arracher à l’orbite terrestre, se placer sur une orbite de transfert entre la Terre et Mars, puis capturer l’orbite de Mars et enfin s’y poser grâce à un mélange d’aérocapture (freiner grâce à la résistance de l’air martien) et de rétropropulsion.

Ce qui arriverait en cas de colonisation

Une fois sur la planète rouge le vaisseau doit faire le plein de carburant (méthane) et comburant (dioxygène) produits sur place grâce aux ressources martiennes (eau trouvée dans le sol martien et électrolysée en O2 et H2 et CO2 de l’atmosphère que l’on fait réagir avec l’H2 pour obtenir le méthane CH4 via la réaction de Sabatier).

Pour comprendre où le bât blesse, disséquons en quelques points les besoins et caractéristiques d’un voyage vers Mars entrepris à des fins de colonisation.

Au niveau des besoins en énergie, on peut distinguer 3 phases, pour faire simple :

  • 1. Mettre le vaisseau en orbite terrestre
  • 2. Arracher le vaisseau à l’orbite terrestre
  • 3. Placer le vaisseau sur une orbite de transfert entre la Terre et Mars, capturer l’orbite de Mars et se poser sur Mars en partie via rétropropulsion

Les phases 1 et 2 sont les plus gourmandes en énergie. Que ce soit dans sa version 2016 ou 2017, l’architecture de la BFR est la même, le booster est en charge de la phase 1, mais le vaisseau doit gérer seul les phases 2 et 3.

Le gâchis à prévoir

Et c’est précisément là que ça coince, le vaisseau qu’Elon Musk dit conçu pour aller efficacement sur Mars est aussi conçu pour cette phase 2. Une partie de la masse sèche (hors carburant et comburant) emmenée jusque sur Mars ne sert donc qu’à cette seconde phase, celle de l’extraction de l’orbite terrestre. Quel gâchis !

Avec l’architecture BFR 2017, le vaisseau n’est utilisé qu’une fois tous les 4 ans pour faire le trajet Terre-Mars. En effet, le vaisseau part par exemple en 2024, arrive 6 mois plus tard, doit attendre la prochaine fenêtre favorable pour le retour pendant 1 an et 6 mois environ, part pour la Terre et y arrive 6 mois plus tard, soit 2 ans et 6 mois après en être parti, le vaisseau a alors raté de 6 mois la précédente fenêtre de lancement Terre-Mars de 2026, et donc doit attendre encore 1 an et 6 mois, soit 2028 avant de pouvoir repartir pour Mars. Le vaisseau en charge des phases 2 et 3 n’est donc utilisable pour Terre-Mars qu’une fois tous les 4 ans.

La contre-proposition de Zubrin

Mais pourquoi n’avoir qu’un booster (B) et un tel vaisseau (V) ?

Dans la contre-proposition suggérée par Robert Zubrin, ingénieur et président de la Mars Society, il faudrait en fait 3 étages : un premier booster (appelons-le B1), un second booster (disons B2) plus l’habitat (HAB) disposant de son propre système de propulsion encore plus réduit que dans le vaisseau de la BFR 2017.

Avec une telle architecture B1 + B2 + HAB :

  • le B1 mettrait (B2+HAB) en orbite de la Terre, puis se détacherait et se reposerait ensuite sur Terre, réutilisable plusieurs fois pour une même opportunité biennale (tous les 2 ans) de départ Terre-Mars.
  • le B2 arracherait l’HAB à l’orbite de la Terre et s’en détacherait juste avant le départ de l’orbite terrestre, et se reposerait sur Terre, réutilisable plusieurs fois pour une même opportunité de départ Terre-Mars.
  • l’HAB partirait seul vers Mars, s’y poserait et pourrait retourner sur Terre sans besoin d’un booster (le puits de gravité martien est moins « profond » que le nôtre).

Ce qui est radicalement différent avec ce nouveau système, c’est qu’à la place du vaisseau V de la BFR 2017 qui ne sert qu’une fois tous les 4 ans, on dispose de :

  • Un B2 qui peut être utilisé 5 fois par fenêtre de lancement (en considérant de façon raisonnable une fenêtre de lancement qui dure 5 semaines et un lancement qui prend une semaine), soit 10 fois tous les 4 ans (1 fenêtre de lancement tous les 2 ans) contre 1 fois tous les 4 ans pour V en charge de la même phase 2.
  • Le même matériel est ainsi utilisé 10 fois plus souvent par tranche de 4 ans dans un cas (B2) que dans l’autre (V) pour traiter la phase 2 du trajet Terre-Mars ! 10 fois plus souvent, diable !
  • Un HAB qui ne servirait qu’une fois tous les 4 ans au mieux, tout comme V, mais qui serait par contre bien plus petit et donc bien moins cher que le vaisseau V de la BFR 2017, car pas besoin d’assurer la phase 2, seulement la phase 3.

Une architecture non optimale

On comprend mieux en quoi l’architecture BFR, même version 201, n’est pas optimale !

Mais on peut même aller plus loin dans la critique.

Vu qu’Elon Musk parle d’aller coloniser Mars, on peut supposer que :

  • il y aura sur Mars un grand besoin d’habitats où vivre,
  • même si on veut pouvoir offrir aux colons la possibilité de revenir sur Terre (à la différence du projet farfelu Mars One), beaucoup moins de personnes feront le trajet Mars-Terre que Terre-Mars.

Ces suppositions conduisent à conclure à un nouveau gâchis : pourquoi renvoyer sur la Terre un vaisseau V entier ou même le HAB entier ?

Problèmes de colons

Une logique « colonisatrice » d’efficacité, si chère à Musk, nous oblige à fragmenter un peu plus l’architecture, en l’occurrence à séparer le HAB en 2 :

  • un EMV pour Earth Mars Vehicle
  • un ERV pour Earth Return Vehicle

Le HAB devient EMV + ERV. EMV + ERV font le trajet Terre-Mars, se posent sur Mars. EMV a ensuite vocation à rester sur Mars, seul ERV, équipé d’un tout petit habitat (pour les « colons » qui jettent l’éponge) et de son propre système de propulsion, fait le trajet retour Mars-Terre.

On passe donc de B + V où V ne sert qu’une fois tous les 4 ans pour Terre-Mars….

… à B1 + B2 + EMV + ERV où B2 sert 10 fois tous les 4 ans, EMV, cadeau, reste sur Mars pour héberger les colons.

Allons Elon, tu as encore le temps de changer ta copie !

Pourquoi il ne faut pas que l’Homme aille sur Mars

Si techniquement envoyer des hommes sur Mars sera possible tôt ou tard, sans doute grâce à Elon Musk, une question reste entière : est-ce souhaitable ?

Et la réponse est vraisemblablement non !

Et ce pour plusieurs raisons :

  • 1 . Cela accroîtrait démesurément les risques de contaminer la surface de Mars avec nos microbes, ce qui ruinerait nos chances de l’étudier proprement, ce qui peut être fait tout aussi bien et pour moins cher par des robots
  • 2. Toutes les raisons invoquées pour y aller soit sont infondées, soit peuvent être satisfaites autrement

Le problème microbien

Le raisonnement est très simple :

  • Si les Hommes vont sur Mars, ils emporteront nécessairement avec eux leurs microbes (il y a davantage de microbes dans le corps humain que de cellules humaines !)
  • Inévitablement ces microbes finiront par entrer en contact avec la surface martienne, à la faveur d’un crash (près des deux tiers de la quarantaine de missions envoyées vers Mars à ce jour se sont soldées par des échecs), de fuites d’air des habitats ou des combinaisons qui sont conçues de telle façon qu’elles laissent fuiter de l’air aux jointures.
  • Certains microbes, dits extrêmophiles, pourront résister longtemps aux conditions martiennes, au moins à l’état de spore. Le microbe Chroococcidiopsis par exemple est capable de résister à une grande amplitude thermique ainsi qu’à une certaine dose de rayons ionisants.
  • On ne peut pas exclure à ce jour l’existence d’habitats à la surface de Mars, je dis bien surface : de nombreuses idées d’habitats en surface sont envisagées par les scientifiques.
  • Mars est un système connecté avec son atmosphère et ses tempêtes de poussière. Nos microbes finiraient nécessairement par se retrouver dans les éventuels habitats à la surface de Mars, où ils pourraient rétablir leur métabolisme ! Il a été démontré que certaines cyanobactéries, placées dans une chambre recréant les conditions à la surface de Mars (même composition et pression atmosphérique, température, radiations, etc.) et en partie à l’ombre avaient pu non seulement survivre mais aussi rester actives et photo-synthétiser, en absorbant l’eau de l’atmosphère (il y a 100% d’humidité relative la nuit sur Mars) !
  • Nos microbes pourraient aussi alors se mêler et/ou détruire la vie martienne présente, les restes de vie passée, ou des traces de chimie prébiotique (vie en devenir)
  • Or on ne peut exclure que la vie martienne passée ou présente ressemble à la vie terrestre et même en descende (via panspermie). Dans un tel cas, le plus probable est que la vie martienne soit cousine de nos archéobactéries. Et le problème est que déjà sur Terre on n’a pu identifier et séquencer le génome que d’une infime partie du monde microbien. Certains microbiologistes estiment qu’il existe des milliers de milliards de types différents de microbes, dont 99,999% n’ont pas à ce jour été identifiés ! Seules 10 millions d’espèces de microbes ont été cataloguées sur au moins un millier de milliards, dont 100 000 ont pu être séquencées génétiquement, soit 0,00001% du grand total ! Et encore moins, 10 000, ont pu être cultivées en laboratoire. Donc en cas de mélange, il y a un grand risque qu’on ne puisse pas faire le tri, pourquoi le prendre ?
  • Et on ne peut exclure non plus que nos microbes s’en prennent à la vie martienne présente ou passée, directement ou indirectement (elle n’a pas besoin d’avoir co-évolué avec elle pour cela comme beaucoup pensent à tort), la détruisant, compliquant notre chance unique d’étudier une planète si proche qui a connu des océans liquides pendant plus d’un milliard d’années !

Les risques qui nous attendent sur Mars

D’autres objections existent (1. on a déjà contaminé Mars avec les microbes apportés par nos robots & 2. Mars reçoit de toutes façons des météorites en provenance de la Terre. Des transferts de microbes ont déjà eu lieu, donc on ne prend pas de risque supplémentaire en y envoyant des hommes). Ces objections ne résistent pas à l’analyse, je les traite en détail sur ce site : Pourquoi Elon Musk ne doit pas envoyer l’Homme sur Mars.

Certains reconnaissent ces risques, mais expliquent qu’ils valent la peine d’être pris compte tenu de ce qu’on a à gagner à aller sur Mars. Cinq raisons sont le plus souvent citées :

  • Pour accélérer la recherche scientifique, les Hommes seraient plus efficaces que les robots, ça ferait plus que compenser les risques encourus
  • Pour se donner un défi technologique vraiment inspirant qui produira son lot de nouveaux scientifiques, ingénieurs et inventions dont le monde entier profitera
  • Pour jeter les fondations d’une nouvelle civilisation qui, du fait de l’éloignement de la Terre, saura rapidement s’affranchir des pesanteurs terrestres (au sens propre et figuré) et des vieilles idéologies pour mieux construire un monde neuf, un nouveau front pionnier que pourront rejoindre les plus audacieux. Un nouveau monde façonné par le pragmatisme et l’ingéniosité qui ne tardera pas à revitaliser l’ancien.
  • Pour la survie de l’Homme : l’humanité serait à la merci à plus ou moins long terme de différentes menaces comme une guerre nucléaire, ou des cataclysmes venus de l’espace, au premier rang desquels un astéroïde qui viendrait percuter la Terre. Il faudrait donc « sauvegarder » l’espèce humaine dans l’espace et faire de l’Homme une espèce « multi-planétaire » au plus vite. C’est la raison notamment invoquée par Elon Musk ou encore Stephen Hawking.
  • Pour l’aventure et le spectacle : une telle expédition aurait vite fait de capturer l’imagination du public, ce serait une belle histoire que beaucoup auraient envie de suivre. Après tout, le premier moon landing avait été suivi en direct à la télévision par près de 600 millions de personnes, un record vu le taux d’équipement à l’époque. L’aventure, c’est l’autre raison citée par Elon Musk. C’est aussi celle sur laquelle l’équipe Mars One espère pouvoir compter pour financer son projet. On se souvient de Stratos, ce finalement « modeste » saut dans le vide à 39km d’altitude depuis la stratosphère, sponsorisé par Red Bull, qui avait malgré tout suscité un élan incroyable, et été couvert en direct par de nombreuses chaînes d’information.

Toutes ces raisons sont spécieuses, j’explique pourquoi en détail, point par point sur le site Pourquoi Elon Musk ne doit pas envoyer l’Homme sur Mars.

Par contre, aucune contre-indication à aller sur la lune !