En août 2022, un rapport final a été remis par un groupe international de chercheurs1 pour le compte de plusieurs agences spatiales2, pour réaliser la cartographie et la caractérisation des gisements de glace d’eau facilement accessibles sur Mars (de 0 à 10 mètres en profondeur) ainsi que leur couverture (rochers ou régolithe).
Le projet connu comme « International Mars Ice Mapper Measurement Project » (I-MIM) a fait l’objet d’une présentation en session plénière à la Convention 2022 de la Mars Society américaine (samedi 22 octobre), par l’un de ces chercheurs, le Dr. Stefano Nerozzi (Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona). Pour ce travail de recherche, il est prévu d’utiliser des moyens robotiques compatibles avec les technologies aujourd’hui disponibles, principalement un orbiteur avec radar. Une mission ayant cet objet pourrait partir pour Mars avant la fin de cette décennie. Elle ne semble pas si difficile à réaliser en termes de masse et de volume et même d’instruments. Elle aura clairement pour objectif de préparer un séjour de longue durée de l’Homme sur Mars. Il faut donc souhaiter fortement que les Agences (dont bien sûr la NASA) lui allouent les crédits nécessaires.
Il n’est pas question de vérifier encore une fois qu’il y a eu de l’eau liquide sur Mars et qu’il y a encore de la glace d’eau dans le sous-sol immédiat (en dehors des pôles, bien sûr). Ceci on le sait depuis longtemps. Il n’est pas question non plus de rechercher l’eau profondément enfouie dans la croûte de la planète. On sait qu’elle existe et le savoir présente un intérêt pour comprendre l’histoire géologique de Mars, qui est exploité par ailleurs.
Cette fois-ci les chercheurs se sont orientés sur l’utilisation que les Hommes pourront faire de cette eau pour en vivre. D’ailleurs, les régions qui doivent être explorées sont les latitudes basses et moyennes, c’est-à-dire celles où l’on envisage d’atterrir (il est exclu de monter trop haut en latitude pour que les conditions hivernales soient acceptables tant en besoin de chauffage que d’énergie solaire captable continument).
Pour affiner le concept de mission, définir les données à recueillir et les moyens de le faire, les Agences ont constitué une « équipe de définition des mesures », MDT (pour Measurement Definition Team). Cette MDT a remis son rapport (le final report mentionné ci-dessus) en août 2022 précisant les buts et objectifs de la mission ainsi que sa charge utile principale, un radar polarimétrique à synthèse d’ouverture (SAR), hybride, observant verticalement (Nadir), avec polarisation circulaire à l’émission (angle 40 à 45°, zone couverte d’une trentaine de km de large) et bilatérale linéaire à la réception. La polarimétrie permet la spectrométrie donc l’analyse chimique de la surface réfléchie par les ondes. Ce radar scrutera le sol dans la bande L du spectre électromagnétique (930 gigahertz), cette longueur d’onde étant la plus sensible pour détecter et évaluer l’humidité concentrée dans le sol. Le radar (fourni par l’agence italienne – ASI, fonctionnant sur une structure – « bus » – de l’agence japonaise – JAXA) fonctionnera avec une antenne dotée d’un grand réflecteur déployable, (LDR, « Large Deployable Reflector ») d’un diamètre de 6 mètres (voir ci-dessous). Il aura ainsi une capacité de définition bien meilleure que les autres radars déjà envoyés autour de Mars.
Le MDT émet aussi ses recommandations sur les opérations à effectuer pour tirer profit de la découverte des gisements.
Il ne s’agira pas seulement de constater la présence de glace ou les propriétés du manteau rocheux la recouvrant mais aussi d’évaluer si la zone pourra supporter des opérations de surface (notamment l’extraction) ; à quelle profondeur se trouve le socle sous-jacent ; quelle sera la science que l’on pourra effectuer à l’aide de ces gisements. On attend ainsi du radar qu’il puisse donner une image en 3D des gisements et évaluer la pureté de l’eau et ses autres caractéristiques. Rappelons que la surface de Mars est couverte de sels de perchlorates et que l’eau à partir de laquelle la glace s’est formée était très salée (perchlorates et autres) suite à une très forte évaporation/sublimation sur une période très longue. Par ailleurs dans les premiers mètres, il a pu y avoir sublimation par tous les interstices le permettant et il peut donc y avoir beaucoup d’impuretés dans la glace la plus superficielle.
L’orbiteur porteur du radar pourrait arriver vers 2030 et faire ses observations à l’altitude de 255 Km (orbite circulaire) pendant une année martienne (690 jours). Il aura bien sûr une orbite polaire afin de couvrir progressivement toute la surface de la planète. NB : pour comparaison l’ISS évolue autour de la Terre entre 330 et 420 km.
Pendant les premiers dix mois (période dite de « reconnaissance »), il fera une couverture exhaustive de la surface utile de la planète délimitée par une latitude Nord et une latitude Sud maximum, avec une définition de 30 mètres au sol. Ensuite il reviendra sur les zones les plus intéressantes pour effectuer une étude aussi précise que possible (detailed characterization) avec une résolution horizontale de 3 à 30 mètres et une résolution verticale de moins d’un mètre sur plus de 6 mètres de profondeur. C’est nettement supérieur à ce qu’on a pu faire auparavant (la résolution verticale de SHARAD – NASA, à bord de l’orbiteur MRO – est de 8 à 15 mètres, celle de MARSIS – ESA à bord de l’orbiteur Mars Express – de 150 mètres).
Il embarquera des équipements complémentaires, en synergie, qui pourront profiter du transport et contribuer à l’amélioration de la capacité de la mission à remplir ses objectifs (toujours avec en vue le séjour/établissement de l’Homme sur Mars) ou aller un peu plus loin.
Ainsi un sondeur VHF (à très haute fréquence) pourra combler le gap entre la zone de précision du radar SAR (celui qui sera embarqué) et la couche qui est actuellement observable par les radars SHARAD ou MARSIS. Le premier évolue entre 250 et 316 km et le second entre 800 à 1200 km de la surface (ce dernier est donc beaucoup moins précis, et SHARAD un peu moins). Pour SHARAD, la couche aveugle est d’une vingtaine de mètres (et il sonde le sol jusqu’à un km de profondeur). La couche aveugle de l’autre radar, MARSIS est un peu plus importante mais sa pénétration peut descendre jusqu’à – 5 km. Le VHF couvrira donc au-delà du SAR, toute la zone exploitable et la zone sous-jacente.
Un imageur à haute résolution (25 cm/pixel) embarqué à bord de la mission I-MIM pourrait par ailleurs permettre de visualiser les sites observés par le radar et aussi les sites visibles directement tels que les cratères récents contenant de la glace d’eau (comme les deux que le sismomètre SEIS de la sonde InSight vient de nous révéler) ou tel que les falaises de glace (scarps en anglais ; on en a déjà identifiée certaines). Sa vision bilatérale (stéréo) pourrait aussi permettre d’affiner la carte topographique MOLA précédemment établie. À noter que la puissance de discernement de la caméra la plus performante actuelle, HiRISE de la NASA (à bord de l’orbiteur MRO), est de 30 cm/pixel et que nous aurons donc une définition un peu améliorée.
Bien entendu les équipements embarqués pourraient aussi collecter des données utiles à d’autres recherches :
- études géologiques en général (stratigraphie) ;
- meilleures compréhension des interactions entre atmosphère et surface ;
- système des vents et leurs effets sur la température ou sur la circulation d’éléments qu’ils peuvent porter (poussière, vapeur d’eau) ;
- étude de l’ampleur des aurores boréales (pour détecter les champs magnétiques résiduels) ;
- repérage des sites favorables à l’habitabilité ou à de possibles réactions prébiotiques (outre les gisements de glace, les vides sous la surface correspondant à des cavernes ou les points humides).
Ces études doivent déboucher sur des propositions de sites sur lesquels une implantation humaine pourra être envisagée (quantité de glace adéquate et accessibilité de cette glace notamment sous régolithe et non sous rochers massifs). On recherchera bien sûr un site le plus au Sud possible, dans la zone intertropicale.
L’un des effets annexes de la mission pourrait être l’installation en orbite d’un relai de communication à très forte capacité évoluant de concert avec l’orbiteur I-MIM en très haute altitude (voir illustration de titre). En effet, les données recueillies par ce dernier pourraient être très importantes en volume et non transmissibles constamment en direct depuis l’orbiteur. Ce relai pourrait également servir à d’autres missions.
Ce qui manque maintenant c’est le financement et bien sûr, rien n’est gagné. Tout dépendra d’une décision politique, ce qui sera recommandé par la communauté scientifique américaine dans son ensemble et ce qui sera décidé par le Congrès des États-Unis. C’est cependant à ma connaissance le projet scientifique (et non seulement ingénieurial) auquel la NASA participe qui soit la plus forte contribution à la concrétisation au projet de l’Homme sur Mars (même s’il est bien précisé que la motivation sera la recherche scientifique et non le développement d’une nouvelle branche de l’humanité en dehors de la Terre). Cela pourrait profiter à Mars par rapport à la Lune. En effet, pour l’avenir de l’habitabilité de la planète, l’abondance d’eau accessible est ce qui fera l’une des différences essentielles avec cette dernière (en plus d’une atmosphère non négligeable, de journées de 24 h 39, d’une gravité plus forte).
On peut remarquer enfin l’absence d’implication de l’ESA, toujours pudiquement en retrait quand il s’agit de missions habitées.
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J’adore la science fiction…. mais on ne va pas comme ça sur une autre planète . L’article : http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/Mouvement_Mars.xml#:~:text=Dans%20le%20référentiel%20héliocentrique%2C%20Mars,cardioïde%20(cf%20troisième%20simulation). . Nous rappelle que les opportunités de proximité entre nos deux planètes sont « rares ». Il s’agit d’une simulation avec la terre au centre, sans oublier que si le soleil était de la taille d’une orange, la terre aurait la taille d’une tête d’épingle située à environ la longueur d’un stade de foot. Alors les possibilités de missions avec la plus courte distance seront réduites et en cas de problème que se passe t-il ? Quelle durée pour ces voyages, dans un environnement hostile (rayonnements électromagnétiques et particules)? Quelle logistique alimentaire ? Il me semble que les financements peuvent attendre tant que ces problèmes ne seront pas résolus sinon, c’est envoyer des humains à la mort.
Les rayonnements? C’est négligeable, quelques % de cancer en plus estimés.
La logistique alimentaire? Il faut 1kg par jour de nourriture déshydratée, soit 3 tonnes par astronaute, ce n’est pas un souci (bien que non négligeable, ce qui pousse à envoyer un effectif réduit). Le voyage vers Mars ne pose pas de difficultés techniques, c’est maitrisé depuis les années 70. Toutes ces impossibilités sont politiques.
Et en cas de gros problème, les astronautes meurent, et on en envoie d’autres. C’est la logique de l’exploration depuis tout temps, mais politiquement c’est devenu inacceptable.
Mais quel est l’intérêt d’y envoyer des gens, qui peuvent tomber malades ou n’importe quoi, plutôt que de laisser les gens confortablement sur terre et d’envoyer des capteurs et automates ? C’est comme le fond des océans, on est beaucoup mieux à la surface pour l’explorer, voire l’exploiter…
Personne ne vous obligera à partir pour Mars.
Sur le plan scientifique, l’homme sur Mars avec des robots serait beaucoup plus efficace que les robots sans l’homme. En effet compte tenu de la distance et de la finitude de la vitesse de la lumière, il existe un décalage de temps incompressible de 3 à 22 minutes dans un seul sens pour transmettre un message. Cela contraint à des programmations complexes et segmentées pour mener la moindre action…et un robot ne fait que ce pour quoi il est programmé.
Par ailleurs certains aiment l’aventure et le nouveau. C’est vieux comme l’humanité.
Enfin il viendra un temps où il sera peut-être moins dangereux de vivre sur Terre que, par exemple, de vivre à Paris et d’y prendre le métro.
Plutôt « …moins dangereux de vivre sur Mars… », je suppose ?
Oui, vous avez raison. Désolé pour la confusion!
Les rapprochements avec Mars ont lieu tous les 26 mois mais on ne lance pas un objet vers Mars quand il est au plus près; on le lance quand l’énergie nécessaire est la moins importante pour parcourir le trajet nécessaire en le moins de temps possible. Les fenêtres de lancement s’ouvrent tous les 26 mois et permettent de partir tangentiellement de la Terre pour arriver tangentiellement à Mars à vitesse nulle. Cette trajectoire, elliptique, est parcourue en 7 à 9 mois (on peut accélérer un peu en consommant plus d’énergie) et, en fait, on part de la Terre quand elle se trouve diamétralement opposé à Mars quand on y arrivera.
La dose de rayonnement encourue est acceptable sur cette durée pour ce qui est des GCR, radiations galactiques, et SeP, radiations solaires, pourvu que l’on se protège dans des caissons lors des éventuelles tempêtes solaires.
On peut conserver des aliments par divers moyens sur une période de 30 mois (soit deux fois 6 mois de voyage et 18 mois de séjour sur Mars). On pourra aussi cultiver à bord puis dans des serres sur Mars les produits frais complémentaires nécessaires (laitues, algues spirulines, crevettes, etc…).
Avant d’affirmer que quelque chose est impossible, il faut se renseigner, un minimum. Je ne dis pas que tous les problèmes sont résolus (disponibilité d’un vaisseau type Starship de SpaceX) mais ils sont en voie de l’être.
Mais je bien d’accord avec vous, quand je dis que les opportunités sont rares, je vous remercie de préciser que les « fenêtres » ont lieu tous les 26 mois. L’illustration en lien est juste pour montrer simplement, ben que ce n’est pas si simple. Les rapports de santé des spationautes après un séjour de plus de 6 mois dans la station sont par contre inquiétants et tendent à démontrer que l’exposition aux divers rayonnements et le manque de gravité dégradent fortement la physiologie des intéressés. Enfin un point qui reste en attente, c’est le retour. Il va falloir s’extraire à nouveau de la gravité d’une autre planète, qui même si sa masse est plus petite, cela nécessitera une énergie qu’il faudra apporter, donc partir de la terre un peu plus chargé….
Comment sera le lanceur à partir de mars (un étage à priori) ? avec quelle structure de lancement ? surement le « vaisseau » qui a fait le voyage, je n’ai pas fait les calculs, mais pour s’extraire de la terre, va falloir un très très gros porteur. Je ne crois pas que ce soit impossible, mais il faudra attendre encore quelques décennies.
(1) L’apesanteur est un problème mais on pense depuis longtemps aux moyens de la contrer. La meilleure solution serait de créer une gravité artificielle par rotation du vaisseau (par exemple un couple de Starships reliés par deux câbles d’une centaine de mètres et tournant à 2 tours par minute). Dans l’espace, le mouvement une fois créé se conserve puisqu’il n’y a ni pesanteur, ni atmosphère).
(2) Non, le risque de radiations n’est pas insurmontable sur une période de 6 mois (une fois sur Mars l’exposition est très différente). On pourra faire sans problème pour sa vie (risque accru de cancer) trois ou quatre aller-retour Terre/Mars/Terre.
Le retour n’est pas « un point qui reste en attente ». Depuis les années 1990, on sait (idée apportée par Robert Zubrin, fondateur de la Mars Society, à la NASA) qu’il faudra produire sur Mars les ergols nécessaires à la propulsion: méthane et oxygène. On obtiendra ces deux gaz en utilisant le CO2 atmosphérique et l’Hydrogène de l’eau martienne (réaction de Sabatier, très connu et peu difficile à effectuer). Il n’est pas question d’aller sur Mars en apportant ses ergols de retour, la masse serait trop importante. La NASA est d’accord là-dessus.
Bien vu la réaction de Sabatier, mais d’où vient l’énergie électrique et quel temps faut-il pour générer les ergols suffisants ? et dans quel réacteur chimique ? C’est quand même une usine à gaz à transporter….
L’énergie ne peut être que nucléaire. Le DoE (Department of Energy des Etats-Unis) travaillent sur plusieurs réacteurs à fission de petite taille (Kilopower, Megapower, Safe-400).
On peut facilement produire les ergols nécessaires à l’intérieur du cycle synodique (les 26 mois) et comme la réaction est simple, on peut le faire robotiquement et stocker les ergols jusqu’à l’arrivée du premier vaisseau habité (les cuves de stockage seront les réservoirs du vaisseau robotique arrivé presque à vide sur Mars).
merci de votre réponse, ce soir je suis « joueur ». Alors, je vous taquine: pour l’instant ce que vous décrivez est possible sur papier, et la prochaine mission pour la lune n’est pas encore partie. Ce qui laisse à penser que c’est plus compliqué, toutefois vous devriez inventer une machine utilisant la réaction de Sabatier pour décarboner notre atmosphère. C’est si simple.
Oui il sera plus simple d’utiliser la réaction de Sabatier sur Mars que sur Terre. En effet l’atmosphère de Mars est composée à 95% de CO2 (contre 400 ppm dans l’atmosphère terrestre).
On se demande bien ce que l’on va aller fou*re sur Mars, une planète qui a peut-être tout au début offert des conditions propices à la vie, mais où celle-ci n’a pas eu le temps de se développer avant que les conditions se dégradent ( perte de son atmosphère et une bonne partie de son eau).
Si c’est pour faire une base de départ pour l’exploration spatiale, la lune beaucoup plus proche semble raisonnablement mieux adaptée.
Et si l’on nous dit que l’on veut exploiter les ressources minières de Mars, il y a de quoi rigoler vu qu’on n’est pas capables de transporter correctement du pétrole soit par bateau soit par oléoduc sur ou sous les mers sans provoquer des catasrophes!
Si le projet ne vous intéresse pas, ce n’est pas le cas de tout le monde. Donc il y aura suffisamment de Terriens pour financer et organiser une mission puis plusieurs missions habitées sur Mars et éventuellement nous y installer.
Les conditions de vie sur la Lune sont beaucoup plus difficiles que sur Mars: journée (et nuit) de 14 jours; absence totale d’atmosphère; très peu de glace d’eau; gravité très faible (moitié de celle qu’on aura sur Mars); diversité minéralogique très réduite.
Installer une base sur la Lune pour aller plus loin n’aurait aucun intérêt car après être sorti du puits de gravité terrestre, il faudrait redescendre sur la Lune (consommation d’énergie) et s’extraire ensuite d’un autre puits de gravité (celui de la Lune). Par ailleurs il n’y a aucune infrastructure sur la Lune et y travailler serait encore plus difficile que sur Mars. Enfin aller sur la Lune ne nous rapprocherait de rien du tout puisque la Lune tourne autour de la Terre.
Si on va sur Mars on exploitera effectivement les ressources locales mais ce sera uniquement pour utilisation sur place. On ne va pas transporter de pondéreux depuis cette planète jusqu’à la Terre, cela ne serait absolument pas rentable.
Cher Monsieur Brisson,
Je ne doute pas que ce projet puisse intéresser un certain nombre de terriens prêts à le financer. Ce que je crains, c’est que ce genre « d’aventure » finit toujours par être payée par le contribuable, ce qui, vous l’avouerez, semble bien peu libéral!
Je n’ai jamais dit que les projets d’exploration spatiale ne m’intéressaient pas, mais celui la me semble bien hors de portée de nos moyens actuels de propulsion et d’installation pérenne sur une planète certes pas dénuée d’intérêt, mais dont la courte période « habitable » a pris fin depuis bien longtemps, et ne reviendra pas.
Nous en sommes un peu comme si les frères Wright, adeptes du plus lourd que l’air, avaient voulu faire voler l’équivalent d’un A380, alors qu’ils ne disposaient ni des matériaux, ni des moteurs capables de propulser un tel engin. Nos technologies dans ce domaine sont encore tellement rudimentaires ( qu’est-ce que quelques km/seconde quand les vols spatiaux habités nécessiteraient des vitesses de plusieurs milliers de km/seconde pour des durées de voyage compatibles avec la vie humaine).
Quant à installer des mines et des usines de transformation sur Mars dans un délai raisonnable, ni vous ni moi , ni nos enfants et petits enfants ne le verront. Cela restera AMHA et encore pour longtemps, de la science-fiction!
C’est votre opinion et ce n’est pas la mienne. Nous avons de bonnes raisons pour penser que l’homme ira sur Mars dans les dix à 15 ans qui viennent. Les technologies sont en cours de finalisation. Ce qui sera déterminant sera la démonstration de capacité de vol du Starship et de son lanceur le SuperHeavy.
Quant au financement, nous verrons bien mais les montants (quelques dizaines de milliards) sont à portée de personnes privées. Ils n’en manquent pas aux Etats-Unis qui sont extrêmement motivées.
Mars est une planète à l’environnement difficile mais pas autant que nos technologies ne pourraient les exploiter pour permettre la vie de l’homme.
Ce n’est pas une opinion, juste un ressenti compte tenu des réalités de notre technologie actuelle et des « ruptures technologiques » tant attendues, mais qui tardent à apparaître malgré le « pognon de dingue » investi.
Je ne doute pas que l’on puisse dans 10 ou 15 ans poser des humains sur Mars, mais j’en vois mal l’utilité. J’ai regardé hier soir sur TCM une émission ou Thomas PESQUET, invité, doutait fort de l’installation pérenne sur Mars d’une colonie sauf peut-être un nombre limité de scientifiques ( un peu comme dans l’ISS). Son avis était plutôt l’envoi de robots pour lesquels Starship ou Superheavy seraient largement suffisants ( vu que la technologie des fusées, malgré ses progrès, reste quand même rudimentaire face à l’immensité de l’univers.) Mars base de départ pour l’exploration de la galaxie, on a du mal à y croire quand l’étoile la plus proche et son système planétaire sont à 4,5 années-lumière de notre système solaire.
Maintenant, si des investisseurs privés sont prêts à engager leurs fortunes dans ces projets, ça ne me dérange absolument pas, et j’observerai avec intérêt les résultats de leurs efforts! ( sans que ça m’enlève ou m’apporte quoi que ce soit!).
Je vous souhaite une agréable journée!
Mais non, Mars ne sera pas la base de départ pour l’exploration physique de la galaxie. Pour le moment, on ne peut pas imaginer aller beaucoup plus loin que Mars avec les moyens dont on dispose (durée du voyage, exposition aux radiations). Ne me faites pas dire ce que je ne dis pas. Simplement aller sur Mars serait la démonstration qu’on peut vivre en dehors de la Terre et cela est possible. Ce serait déjà beaucoup et suffisant.
Quant à Thomas Pesquet, je connais son opinion. C’est dommage mais ce n’est pas parce qu’il pense cela que tout le monde doit également le penser. Il y a très peu d’Européens qui sont partisans de l’installation de l’homme sur Mars mais il y a beaucoup d’Américains et comme c’est eux qui ont la technologie et l’argent, la tiédeur des Européens n’est pas un problème.
« On se demande bien ce que l’on va aller fou*re sur Mars »
On veut y aller parce qu’elle est là!
Et a fortiori si personne ne l’a fait.
Et j’en connais qui ne seraient pas fâchés d’y mourir après leur dernière promenade.
Alors soyons fous, essayons Vénus! Là c’est un autre défi non?
Et bien non; je ne recommande pas d’aller sur Vénus! Justement ce serait fou de vouloir le tenter aujourd’hui. Les conditions environnementales sont beaucoup plus dangereuses que celles de Mars et nous ne disposons pas des technologies pour nous en accommoder.
Oui, vous avez raison. Désolé pour la confusion!
Et bien non; je ne recommande pas d’aller sur Vénus! Justement ce serait fou de vouloir le tenter aujourd’hui. Les conditions environnementales sont beaucoup plus dangereuses que celles de Mars et nous ne disposons pas des technologies pour nous en accommoder.
Cher monsieur Brisson,
c’était une boutade! Je ne suis pas ignorant au point de penser que les conditions environnementales sur Vénus soient comparables à celles de Mars. Et croyez bien que je respecte votre opinion sur la faisabilité d’un atterrissage sur Mars dans les décennies à venir. Cependant vous dites dans un post ci-dessus, que « nos moyens ne nous permettront pas d’aller beaucoup plus loin que Mars ». C’est un peu le point de vue de Pesquet ( qui est si j’ose dire un « homme de terrain » pour avoir vécu dans l’ISS sur de longues périodes) qui a du déjà réfléchir à « l’après mars » et qui ne voit guère l’homme coloniser une autre planète de notre système solaire. Comme je le mentionnais plus avant, sans un « saut technologique majeur », je ne peux que me rallier à l’avis de Pesquet que je considère comme réaliste au regard de nos connaissances technologiques actuelles.
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