La logistique délicate pour envoyer des explorateurs humains sur Mars

Depuis que les humains regardent les étoiles, nous rêvons de nous aventurer et de visiter ces endroits lointains. Et aucun endroit n’a fait l’objet de plus de spéculations que Mars. Aujourd’hui, nous sommes enfin arrivés à un point où le rêve des êtres humains mettant le pied sur une autre planète pourrait devenir une réalité au cours de notre vie.

Nous comprenons la technologie dont nous avons besoin pour envoyer des humains sur Mars, et nous avons également l’expérience de l’envoi de missions robotiques là-bas. Alors, quand allons-nous faire le prochain pas de géant et envoyer pour la première fois une mission avec équipage sur une autre planète? Et que faudra-t-il pour que cela se produise ?

Nous avons discuté avec l'expert spatial Michael Hecht du Massachusetts Institute of Technology, vétéran du Jet Propulsion Laboratory et chercheur principal du Instrument de production d'oxygène MOXIE sur le rover Perseverance, pour comprendre comment nous passons de la Terre à Mars – et comment nous mettrons les bottes au sol pour la première fois temps.

Toujours dans 15 ans

Avec le récent regain d’intérêt pour l’exploration de Mars, il semble que nous soyons plus près que jamais d’amener des gens à la surface de la planète. Et pourtant, c’est aussi un objectif qui semble constamment hors de portée.

Après les missions Apollo des années 1960 et 1970, de nombreux passionnés de l’espace pensaient que nous continuerions à atteindre et à explorer, et à nous diriger vers la prochaine cible d’exploration: Mars. Mais l’intérêt du public a diminué, le soutien à Apollo s’est tari et les humains n’ont plus quitté l’orbite terrestre depuis.

Au cours des décennies qui ont suivi, beaucoup ont émis l’hypothèse que les humains mettraient le pied sur Mars dans seulement 15 ans; que nous finirons inévitablement bientôt sur la planète rouge. Mais aucun plan de mission concret et sérieux visant à envoyer des humains sur Mars ne s’est encore concrétisé.

Nous disposons désormais de la technologie nécessaire pour réaliser une mission avec équipage sur Mars, et le sujet suscite un intérêt croissant. Mais Hecht soutient que la communauté spatiale, et nous en tant qu'espèce dans son ensemble, n'avons pas encore pris d'engagement financier et pratique sérieux pour réellement réaliser une mission. Si nous décidions de le faire, nous le pourrions. Mais nous devons prendre cet engagement.

"Nous aurions pu poursuivre Apollo", a déclaré Hecht. « Cela aurait été dur et cela aurait été dangereux. Mais nous pouvons désormais le faire de manière plus sûre. Nous aurions pu y aller à ce moment-là, et nous pouvons y aller maintenant.

Un endroit magique dans le cycle

Lorsque l’on essaie d’imaginer à quoi pourrait ressembler une mission avec équipage sur Mars, il n’existe en réalité qu’un seul moyen pratique de se rendre d’ici à là-bas. En raison de l’orbite de Mars autour du Soleil, une année là-bas dure un peu moins de deux années terrestres. En tenant compte du temps de trajet, cela signifie que si vous souhaitez voyager de la Terre à Mars, il y a une période dans un cycle de 26 mois où ce voyage est le plus simple: lorsque les deux planètes sont proches et qu'une fusée peut être envoyée dans ce qu'on appelle un transfert Hohmann orbite.

"Il y a un moment magique dans ce cycle de 26 mois", a expliqué Hecht. Lorsqu’une fusée est lancée depuis la Terre au bon moment, elle peut croiser l’orbite de Mars en même temps que Mars. "C'est comme changer de voie sur l'autoroute."

Bien qu’il soit possible d’envoyer des engins sur Mars en utilisant d’autres orbites, c’est plus difficile, plus dangereux et beaucoup plus coûteux. Ce cycle de 26 mois impose donc une limite pratique au moment où nous pouvons envoyer des missions sur Mars. C’est pourquoi les missions sur Mars sont souvent lancées à peu près au même moment, comme les trois vaisseaux spatiaux lancés à l’été 2020: le rover Perseverance de la NASA, la mission chinoise Tianwen-1 et la mission Hope des Émirats arabes unis.

Et il existe une opportunité équivalente de revenir dans l’autre sens. Cela définit un cadre pragmatique autour de ce à quoi ressemblera une mission avec équipage sur Mars: un voyage de six ou sept mois. de la Terre à Mars, un peu plus d'un an et demi à la surface, et encore six ou sept mois à venir dos. Cela représente environ une mission de trois ans au total.

Une mission plus longue que celle à laquelle nous sommes habitués

Cette mission de trois ans pose des défis, car c’est une mission plus longue que celle à laquelle nous sommes habitués à envoyer des gens. Les missions sur la Lune n’ont duré que quelques jours et les rotations des équipages de la Station spatiale internationale durent généralement entre six mois et un an.

Avoir des humains sur la surface martienne pendant environ 18 mois leur donne la possibilité de faire des recherches et des explorations sérieuses, mais cela comporte également beaucoup plus de risques. S’il y a un problème lors d’une mission sur Mars, il sera extrêmement difficile, voire impossible, d’envoyer de l’aide ou des fournitures depuis la Terre. En cas de problème, les astronautes se retrouveront seuls.

"Personne à proximité ne se fait d'illusions sur la sécurité", a déclaré Hecht. Du menace pour la santé liée à l'exposition aux radiations aux risques lors du lancement et de l'atterrissage aux problèmes qui surviennent et que vous passer un an et demi dans des conditions exiguës où vous ne pouvez pas sortir sans combinaison spatiale: « C’est une entreprise risquée. »

C’est pourquoi l’objectif de la planification d’une mission avec équipage est de mettre en place autant d’équipements essentiels que possible avant que quiconque ne quitte la Terre. Pour minimiser les risques pour les astronautes, vous enverriez des machines et des équipements sur la planète au cours de la fenêtre précédente du cycle de 26 mois afin qu’elle soit prête pour l’arrivée des astronautes. Vous devez vous assurer que les besoins les plus élémentaires des astronautes, comme l’oxygène et l’eau, sont déjà satisfaits.

Le projet MOXIE de Hecht est un exemple du type de technologie qui permettrait une mission avec équipage sur Mars et réduirait ses risques. C'est un moyen de produire de l'oxygène à partir du dioxyde de carbone abondant dans l'atmosphère martienne et d'une petite quantité de dioxyde de carbone. La version de la technologie se trouve actuellement à l'intérieur du rover Perseverance et a connu plusieurs essais réussis. déjà. Une version plus grande de cette technologie pourrait être envoyée sur Mars avec un grand réservoir d’oxygène, qui pourrait être rempli d’oxygène prêt pour l’arrivée d’un équipage sur Mars.

De la Lune à Mars ?

La NASA prévoit de revenir à l'exploration spatiale habitée avec les prochaines missions Artemis sur la Lune, et le L'agence a toujours déclaré que l'une des raisons de voyager sur la Lune est de se préparer à une mission avec équipage vers Mars.

Comme l’expliquait l’ancien administrateur de la NASA, Jim Bridenstine, dans un récent rapport: « La NASA a toujours jeté son dévolu sur l’exploration humaine de Mars. Maintenant que les humains reviendront sur la Lune dans quatre ans pour établir une exploration lunaire durable par le À la fin de la décennie, nous pouvons clairement voir que la Lune est un tremplin essentiel vers la planète rouge. Apprendre à vivre et à travailler sur la Lune nous rapprochera de plus en plus de notre prochain pas de géant alors que nous recherchons la vie plus loin dans le système solaire.

Cependant, la question de savoir exactement dans quelle mesure les missions lunaires sont analogues aux missions martiennes est un sujet de débat au sein de la communauté spatiale. Certains soutiennent que toute exploration spatiale habitée contribuera à développer des connaissances, des technologies et des procédures qui seront bénéfiques pour les projets futurs. L'astronaute Artemis Kjell Lindgren a déclaré à Digital Trends lorsque nous l'avons interviewé sur les objectifs des missions Artemis.

Mais d’autres, comme Hecht, sont sceptiques quant à tout ce que l’on peut apprendre sur une mission vers Mars en se rendant sur la Lune. "J'ai du mal à trouver des points communs entre les deux, pour être honnête", a déclaré Hecht. Il a souligné les différences entre Mars et la Lune en termes de durée des voyages, de gravité et d'environnements poussiéreux qui que les astronautes rencontreront, la présence ou l'absence d'atmosphère et comment cela affecte les atterrissages, ainsi que les ressources qui sont disponibles. disponible. «Je ne vois tout simplement pas cela comme un tremplin.»

En ce qui concerne Mars, Hecht a déclaré: « Je ne pense pas que l’on s’entraîne en allant ailleurs. Mais je comprends le point de vue des gens qui disent qu’aller n’importe où – peu importe qu’il s’agisse d’un astéroïde ou de la lune – nous donne l’expérience d’opérer hors Terre.

Ce n’est pas que les gens qui sont en faveur d’une mission sur Mars soient contre la visite de la Lune – les partisans de l’exploration spatiale en général. soutenir davantage de missions de toutes sortes – c’est plutôt que si nous voulons voyager sur Mars, nous devrions nous concentrer sur Mars et son environnement unique. défis.

Une station McMurdo pour la planète rouge

On parle beaucoup de villes futuristes sur Mars et d’envoyer des centaines, voire des milliers de personnes y vivre à long terme. Mais il est peu probable que ces idées farfelues se concrétisent de si tôt. Au lieu de cela, une vision plus réaliste serait celle d’un avant-poste de recherche scientifique, comme la base McMurdo en Antarctique, avec une poignée d’astronautes qui y passeraient du temps par équipes de 18 mois.

Il serait possible d’organiser la première mission habitée sur Mars d’ici 20 à 25 ans et d’y installer un avant-poste de recherche dans les prochaines décennies.

Même s’il est possible qu’une telle mission soit planifiée et exécutée par un seul pays, la mission pourrait être plus robuste si différents pays étaient impliqués. Actuellement, la NASA coopère étroitement avec d'autres agences spatiales comme l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'agence spatiale japonaise. Space Agency (JAXA), mais il existe un schisme entre les États-Unis et l’un des plus grands acteurs des missions spatiales: la Chine. On ne sait toujours pas si ces différentes agences seraient disposées ou non à travailler ensemble sur une future mission vers Mars.

« Espérons que cette première mission [vers Mars] n’impliquera pas seulement la NASA et pas seulement les États-Unis », a déclaré Hecht. « J’espère qu’elle impliquera également la Chine, afin qu’il n’y ait pas qu’un seul point d’échec. Cela continuera si l’un des partenaires décide d’aller ailleurs.

Il n’y aura pas que les agences gouvernementales impliquées dans le projet. Des sociétés comme SpaceX, Blue Origin et Boeing sont toutes fortement impliquées dans les missions spatiales, et vous On peut s'attendre à ce qu'ils soient impliqués en tant que sous-traitants ou même chefs de projet dans les futures missions sur Mars. Bien.

Pourquoi aller sur Mars ?

Chaque fois que le sujet d'une mission avec équipage sur Mars est évoqué, il y a toujours des gens qui s'opposent au moment et l'argent qu'une telle entreprise nécessiterait et soutiennent que cet argent serait mieux dépensé pour résoudre les problèmes ici sur Terre. Et indéniablement, au cours de l’année dernière en particulier, nous avons constaté des fissures dans les systèmes censés répondre aux besoins fondamentaux d’un grand nombre, comme le logement, l’éducation et les soins de santé.

Mais, souligne Hecht, nous ne dépensons pas seulement de l’argent pour répondre aux besoins fondamentaux de la vie. Il a décrit avoir essayé frénétiquement de rassembler 1 million de dollars pour installer un nouvel équipement scientifique sur Mars, et avoir allumé la télévision pour voir les publicités diffusées pendant le Super Bowl. Le coût de chaque spot de 30 secondes aurait pu payer plusieurs fois son équipement.

"Nous dépensons de l'argent pour toutes sortes de choses idiotes comme les publicités du Super Bowl", a-t-il déclaré. « Et un grand nombre d’entre eux ont à voir avec notre plaisir personnel de vivre et notre épanouissement – ​​qu’il s’agisse du sport, des bibliothèques, de l’art, de la musique, des parcs. Nous ne serions pas une bonne excuse pour une société si la seule chose pour laquelle nous dépensions de l’argent était la nourriture et le logement.

Lorsqu’il s’agit d’exploration spatiale, nous avons l’occasion d’enseigner et d’inspirer et, peut-être le plus important de tout, de mieux comprendre l’univers et la place que nous y occupons. Si nous voulons répondre à certaines des plus grandes questions de la vie: d’où venons-nous et si nous sommes seuls dans l’univers? alors nous devons nous aventurer au-delà de notre planète et l’explorer.

Ce que nous apprend l’exploration

De nombreux partisans de l’exploration de Mars soutiennent que nous devrions voyager sur Mars car nous pouvons y apprendre des choses spécifiques sur la Terre. D'étudier certaines des roches les plus anciennes du système solaire en apprendre davantage sur la formation de la Terre et étudier les climat Pour mieux comprendre le problème urgent du changement climatique, les découvertes faites sur Mars pourraient améliorer la vie sur Terre de nombreuses manières.

Mais pour Hecht, tenter de justifier ainsi les missions spatiales « va à l’encontre de l’histoire. Dans le sens où oui, il y a toujours eu des avantages tangibles [pour l’exploration]. Mais nous n’avons pas été très doués pour les prédire. C’est ce qui est merveilleux là-dedans. Vous partez explorer un nouvel endroit et vous apprenez quelque chose que vous ne vous attendiez pas à apprendre.

Nous ne savons tout simplement pas ce que nous découvrirons sur Mars avant d’y aller. Cela a toujours été vrai pour les découvertes scientifiques – depuis les découvertes accidentelles de la pénicilline ou des rayons X jusqu’à la façon dont technologie développée pour les missions lunaires Apollo conduire à de meilleurs appareils de dialyse rénale et à un meilleur équipement de protection pour les pompiers.

Et au-delà des avantages pragmatiques du développement des technologies et des connaissances scientifiques, il existe un élan plus profond à explorer. « La quête du savoir est ce qui fait de nous des êtres humains », a déclaré Hecht.

« Nous faisons cela depuis la première fois que nous avons heurté deux pierres l’une contre l’autre. Nous recherchons la connaissance. Et l’exploration de nouveaux endroits – c’est pourquoi il n’y a pas un coin du globe où les êtres humains n’ont pas mis les pieds, y compris le fond des océans. C'est ce que nous faisons."

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