• Mars la rouge

     
  • Comment arriver sur Mars



    Mars dans tout ses états :


    Au moment du départ, trois vaisseaux semblables quittent l'orbite terrestre et sont propulsés vers Mars.

    Deux moteurs identiques à ceux de la navette spatiale (hydrogène/oxygène) utilisent leurs pleine puissance à assurer leur mission. Les réservoirs de carburant sont ensuite largués, et trois jours seulement après le départ, les modules s'assemblent pour former une structure en étoile. L'ensemble se met lentement en rotation (3 rotations par minute), artifice qui permet de donner à l'équipage une gravité artificielle. Le faible taux de rotation permet d'éviter les nausées et simule la gravité martienne (1/3 de la gravité terrestre).

    Pour chaque vaisseau, on note le bouclier de protection thermique, les panneaux solaires et les antennes radio, qui restent toujours pointées vers la Terre, quelle que soit la position du vaisseau. La communication n'est jamais rompu entre le vaisseau et la Terre.

    Après 6 à 8 mois de voyage, la structure tournante arrive à proximité de la planète rouge. L'équipage de 15 personnes ralenti et stoppe la rotation du vaisseau. Les astronautes se séparent et rejoignent les trois landers (5 hommes par lander) et partent vers Mars. 


    (Détails du volcan Martien Olympus Mons lors de la descente des Landers)


    Les landers vont utiliser l'atmosphère martienne pour ralentir  par aérofreinage, cette technique si facile à utiliser sur Terre.  La forme des landers a été spécialement étudiée dans ce but. L'aérofreinage permet ainsi d'économiser une grande quantité de
    carburant.
     
     (Détails du débarquement)


    Après avoir ralenti suffisamment, les orbiteurs sortent temporairement de l'orbite martienne puis vont atterrir finalement sur la surface de Mars. Lors de la descente finale, les engins sont ralentis par des parachutes couplés à 5 rétrofusées. Les vaisseaux rejoignent en fait des cargos non habités qui ont atterri précédemment et qui marquent le site d'atterrissage. Les landers sont d'abord déchargés par une large porte. Ils sont ensuite utilisés comme élément principal de la construction d'une base martienne.


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  • Il existe une alternative intelligente à l'affreux projet de Bush, et nous la devons à Robert Zubrin, un ingénieur travaillant dans le domaine du spatial. Celui ci a affirmé en 1991 qu'il était possible d'envoyer des hommes sur Mars pour un coût oscillant entre 30 et 50 milliards de dollars (la moitié du budget d'Apollo), soit 8 fois moins que les premières estimations de la NASA. Nommé Mars Direct, cette mission est présentée avec beaucoup de talent dans l'ouvrage de Zubrin, The Case Of Mars. Comme nous allons le voir, Zubrin est un homme qui a plus d'une bonne idée dans son sac.

    Dans le scénario classique, la lune constituait une étape intermédiaire pour le voyage vers Mars. Elle permettait de repartir avec des vaisseaux beaucoup plus gros qui n'avaient pas à s'affranchir de la gravité terrestre. Mais l'utilisation de la Lune comme avant poste avait un coût : 100 milliards de dollars ! Il faut donc abandonner l'étape lunaire. Abandonné lui aussi, l'assemblage des vaisseaux en orbite terrestre. Le problème de l'utilité de la Station Spatiale Internationale dans les voyages vers Mars se pose alors. On comprend que certaines personnes ayant des intérêts assez forts dans la Station Spatiale ne soient pas enchantées de la voir disparaître ainsi des plans de missions habitées vers Mars.

    Le coût de la mission est encore abaissé par une standardisation maximale. Le même type de module est utilisé pour le trajet entre la Terre et Mars et comme espace habitable une fois sur place. Un même lanceur doit acheminer le fret et les hommes.

    Il est en effet inutile de gaspiller de l'argent dans la mise en œuvre de technologies différentes au sein d'un même projet. Rappelons que dans le programme SEI, les vaisseaux spatiaux utilisés à destination de la Lune et de Mars étaient différents, tout comme les technologies de propulsion ou les différents véhicules d'excursion.

    Enfin, une mission martienne qui n'a aucun autre but que d'enfoncer un drapeau dans le sol ne sert à rien. Dans le programme SEI, le voyage vers Mars durait environ 1,5 ans (600 jours) alors que le séjour à la surface de la planète rouge se comptait en jours (30 au total). Un explorateur ne passait donc que 5 % de la durée totale de la mission sur Mars. Imaginons maintenant qu'au moment de l'atterrissage, les conditions météorologiques soient défavorables. Il faut alors se rendre à l'évidence : l'atterrissage n'est pas possible. Et comme la durée accordée à l'exploration de Mars est minime, il est bien possible que l'équipage soit obligé de repartir sans avoir touché une seule fois le sol martien ! Mars Direct dure environ 900 jours, plus précisément 360 pour le voyage aller-retour et 550 sur Mars. L'homme passe donc une année et demie sur Mars ! Un séjour qui promet de nombreuses découvertes et qui rentabilise complètement les sommes investies dans un tel projet.

    La mission du programme SEI et Mars Direct sont également différentes sur un point : la configuration des planètes dans le profil de la mission. La mission SEI profitait d'une configuration d'opposition, et la mission était donc plus courte que celle de Mars Direct (qui profite d'une situation de conjonction). Une durée de séjour moins importante dans l'espace semble diminuer les risques encourus par l'équipage (rayons cosmiques, éruption solaire). Mais ce que l'on oublie couramment, c'est qu'un lancement en opposition oblige le vaisseau à se rapprocher du Soleil et à effectuer un petit détour par le système solaire interne (un survol de vénus est même prévu pour profiter de son assistance gravitationnelle). C'est le genre de détour qui n'est pas vraiment sans risque pour l'équipage ! Pour plaisanter, les navigateurs surnomment d'ailleurs le survol de Vénus "fryby" à la place de "flyby", indiquant ainsi que les membres d'équipage risquent bien de sortir rôti de leur petite croisière vénusienne. De plus, comme l'équipage d'une mission type SEI passe presque tout son temps dans l'espace, les risques sont en fait plus grand, contrairement aux apparences. Mars Direct dure peut être plus longtemps (300 jours de plus en moyenne), mais l'équipage reste quand même une année et demie sur Mars !

    Un des principaux points forts du scénario de Zubrin est basé sur la fabrication in-situ d'eau, d'air et de carburant à partir des ressources martiennes (sol, atmosphère). L'autonomie de la base martienne serait totale, puisque l'équipage fabriquerait également sa propre nourriture (dans des serres par exemple).

    Enfin, Zubrin propose à la fin de son ouvrage que la mission Mars Direct soit réalisée non pas par une organisation gouvernementale comme la NASA, mais par des industries privées. Et ce pour réduire les dépenses et les gaspillages inévitables lors de la mise en œuvre de pratiques gouvernementales. Les Etats-Unis offriraient un super prix de 20 milliards de dollars à l'organisme privé qui réussirait l'atterrissage sur Mars d'un équipage en le ramenant vivant après la mission. Des prix supplémentaires sont offerts pour le franchissement d'étapes clés (atterrissage d'un ERV, fabrication d'une certaine quantité de carburant à la surface de Mars, etc). Un organisme privé, avec une gestion très stricte des coûts et du temps, pourrait réaliser une partie du projet (ou tenter le super prix) en empochant un bénéfice non négligeable. En conclusion, Mars Direct ne coûte pas cher, utilise des technologies actuelles et n'est pas dépendante de technologies qui restent du domaine de l'imaginaire. C'est un scénario qui permettrait de gagner 20 ans dans l'histoire de l'exploration de la planète Mars !


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  • Lever de soleil sur MARS la Rouge


    Une bien poétique photo réalisée par le Lander Martien Opportunity mais aussi par Spirit.
    Ces deux Rovers devaient à l'origine fonctionner que quelques semaines et voilà des années qu'ils fonctionnent.
    Ces clichés sont donc bien réels et je remercie le Jet Propultion Laboratory pour ces belles photos évocatrices de contrées lointaines.


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  • Mars Direct en détails

    Un vaisseau automatique est lancé en premier, par une fusée de la classe Saturne V. Il comprend un module de retour à deux étages dont les moteurs fonctionnent en utilisant le mélange méthane/oxygène, une usine chimique destinée à la fabrication du carburant, 6 tonnes d'hydrogène, un petit réacteur nucléaire pour la production d'énergie (de 50 kW à 100 kW) qui sera déposé loin de la base par un petit camion télécommandé et deux robots explorateurs. Les petits robots explorateurs serviront à caractériser complètement le site d'atterrissage avant l'arrivée de l'équipage, qui arrivera alors en terrain connu. Parmi le matériel déposé à la surface de Mars, on trouvera aussi une balise radio analogue au dispositif ILS qui sert d'aide à l'atterrissage aux avions sur les aéroports civils et militaires. Le vaisseau transportant l'équipage sera donc finement guidé vers le site d'atterrissage.

    Des compresseurs de l'usine chimique vont d'abord pomper le CO2 de l'atmosphère martienne (qui constitue 95 % de l'atmosphère martienne). Le CO2 va réagir dans un réacteur de Sabatier avec l'hydrogène importé de la Terre pour donner naissance à du méthane et de l'eau, en présence d'un catalyseur (nickel/graphite). L'eau sera ensuite électrolysée pour redonner de l'hydrogène (qui pourra ainsi resservir) et de l'oxygène. Après 10 mois de fonctionnement, les six tonnes d'hydrogène auront donné naissance à 107 tonnes de propergols (méthane/oxygène). La réaction de Sabatier fournit cependant plus de méthane que d'oxygène. Une petite quantité d'oxygène supplémentaire sera produite par la réduction du CO2 atmosphérique (Le CO2 est réduit en donnant du monoxyde de carbone CO et de l'oxygène). Sur les 107 tonnes obtenues, 96 seront réservées à l'ERV et le reste servira à alimenter les moteurs chimiques à haute performance des rovers pressurisés et non pressurisé qui arriveront sur Mars avec l'équipage. Celui ci ne partira d'ailleurs vers Mars que s'il est certain de trouver à son arrivée du carburant en quantité pour le voyage de retour. C'est là un point important de la mission Mars Direct.

    Deux ans après, une deuxième fusée décolle, emportant avec elle une équipe de quatre personnes (deux mécaniciens et deux bio-géochimistes, pas de véritable médecin ni de commandant !), un module d'habitation, un rover pressurisé pour les excursions longue distance et un deuxième rover plus petit et non pressurisé pour les déplacements plus courts. Les moteurs des rovers fonctionne, nous l'avons déjà vu, en brûlant du méthane et de l'oxygène. Le rover pressurisé peut emporter avec lui 600 kg de propergols, ce qui lui donne une autonomie de 1000 km. Il sera également capable de fournir une puissance électrique de 50 kW à des nombreuses expérimentations (dispositif de forage, four de laboratoire mobile) qui consomment de fortes quantités de courant. En tout, les 11 tonnes de propergol permettront de parcourir 16 000 km.

    Une fois libérée de l'attraction terrestre, le module d'habitation qui héberge aussi l'équipage pendant le voyage est connecté par un câble de 1500 mètres au dernier étage du lanceur. L'ensemble est mis en rotation (1 tour / minute) pour simuler la gravité martienne. Des petites fusées d'appoints identiques à celles qui équipent différentes sondes serviront pour les manœuvres de correction de trajectoire.

    Une fois à proximité de Mars, le module d'habitation se libère de son encombrant contrepoids et descend vers la surface martienne. L'atterrissage doit avoir lieu le plus près possible du campement installé par le premier lanceur. Mais si l'atterrissage est raté, le rover pressurisé avec son autonomie importante permettra de rejoindre le camp de base et son précieux ERV. Dans le pire des cas, si la distance entre l'ERV et le site d'atterrissage est trop importante, c'est un second ERV, lancé en même temps que les astronautes, qui assurera leur survie. Pour rejoindre la Terre, il faudra cependant attendre qu'il remplisse ses réservoirs. C'est pourquoi les astronautes disposeront d'une réserve de provisions suffisante pour tenir trois ans à la surface de Mars.

    Après 550 jours (le temps pour les planètes de se replacer dans des conditions favorables à un lancement), l'équipage décolle de Mars à bord du module de retour. Cette fois, le voyage retour ne dure que 6 mois. Alors qu'un équipage quitte la surface de Mars, un autre s'apprête à prendre la relève.

    Tous les deux ans, une autre fusée part vers Mars avec un module d'habitation occupé par un équipage de 4 astronautes (qui se posera à proximité d'un ERV dont les réservoirs sont remplis) et un nouvel ERV vide qui atterrira plusieurs centaines de kilomètres plus loin, ouvrant ainsi un nouveau site. Deux ans après, notre ERV aura rempli ses réservoirs de propergol et sera prêt à accueillir un autre équipage de 4 personnes. Ainsi, tous les deux ans, l'homme pourra explorer une nouvelle région de la planète rouge. Il est également possible qu'un module d'habitation se pose près d'une base existante. Dans ce cas, les modules d'habitations seront reliés ensemble et une base martienne se constituera peu à peu. D'années en années, elle grossira en englobant de nouveaux modules d'habitations et finira peut être par ressembler à une véritable ville !


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  • Belles images de MarsDe bien belles images de Mars : Ici, un univers minéral qui présente des oxydes en pagailles, d'aluminium et de Fer. La couleur du sol témoigne des richesses en minerai de cette belle planète.

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