Voyager et vivre sur Mars

http://www.nirgal.net/terraformation.html

L’histoire de la colonisation de Mars que l’on vient de vous raconter n’est bien évidemment qu’une hypothèse.
Cette citation de Charles Frankel illustre bien les problèmes liés à un voyage vers Mars dans les prochaines années. Les limites de ce voyage sont en effet très nombreuses et la première d’entre elles est le coût de cette expédition : les sommes devant être réunies sont exhorbitantes et de l’ordre de plusieurs billions de dollars ! De plus, qui prendra le risque d’investir une somme si colossale sachant que le voyage n’est pas certain d’aboutir ?

C'est là que le problème technique se pose. Le projet du voyage sur Mars est à risques et pourrait tourner court malgré les sommes mises en jeu et toute la volonté des meilleurs ingénieurs, techniciens, biologistes et scientifiques.

La question psychologique et physiologique est aussi incertaine. Arriverons-nous à tenir plus de deux ans dans l'espace, pratiquement seuls au monde, et survivre en dépit de toutes les conséquences d'un voyage d'une si longue durée ? Rien n'est moins sûr.

Malgré le fait que l'homme ai réussi à poser le pied sur la Lune, cette expédition vers la planète rouge est nettement plus compliquée. Une des seules choses certaines, c'est que l'Homme ne posera pas le pied sur Mars, selon la NASA, d'ici 2030-2040.

Avant la terraformation martienne / Après la terrraformation martienne

http://www.lecosmographe.com/blog/tag/spirit/        http://membres.multimania.fr/vivresurmars/terraformation.html

http://www.astrosurf.com/luxorion/mars-terraforming3.htm

Le terme terraformation désigne l'ensemble des opérations nécessaires à la transformation d'une planète afin d'y réunir les conditions permettant une vie de type terrestre pour la rendre habitable par l'Homme. C'est le  but à long terme de nos descendants pour la planète Mars.

Pour la terraformation de la planète rouge, trois modifications majeures doivent être opérées :
- Augmenter la température de surface (de près de 75°C)
- Densifier l'atmosphère
- Rendre l'eau liquide disponible.

• La température de surface et l'atmosphère

L'organisme humain a besoin d'une certaine température pour vivre qui  doit être comprise entre -3°C et 40°C en moyenne alors que la température moyenne de Mars est de -63°C.
Il faut donc fortement augmenter la température moyenne de Mars.

Nous savons que la pression dans l'atmosphère, ou pression barométrique, varie.
La valeur standard de la pression au niveau de la mer est de 1013,25 hPa (hectopascal) sur la Terre. Cette pression relativement constante permet à l'organisme d'avoir un certain équilibre.
L'homme doit être vigilant, car le changement de pression peut provoquer une diminution du volume de sang estimée à un peu moins d'un litre, ou inversement; lors d'une augmentation de l'altitude, la pression diminue.
Il faut donc faire augmenter la pression de l’atmosphère de Mars.

Pour répondre à ces deux problèmes, il faut augmenter la concentration en CO2 dans l'atmosphère martienne.
Celle-ci va entraîner une augmentation progressive de la température et ainsi déclencher une cascade de réactions.
L'atmosphère martienne contient 96 % de CO2, mais il est en quantité bien trop faible pour jouer un rôle.
Il existe cependant à la surface de la planète d'autres réservoirs de gaz carbonique.
Les calottes polaires contiendraient assez de CO2 pour obtenir une pression atmosphérique de 50 à 100 mbars.
Les réserves de CO2 du régolite (sol martien), qui existent surtout dans les hautes latitudes, permettraient quant à elles d'atteindre une pression finale de 400 à 500 mbars, à comparer avec la pression de la Terre qui est à peu près deux fois plus importante que la pression obtenue.

(http://www.nirgal.net/terraformation.html)

Si l'Homme parvient à initier le processus, le système fonctionnera ensuite de lui-même. Mars aura alors, après des années, une pression équivalente à celle de la Terre.
En amorçant la fusion de la calotte polaire sud, on libère une petite quantité de CO2 qui va contribuer à augmenter la pression atmosphérique et produire un effet de serre.
La chaleur libérée va agir sur la calotte polaire, qui va libérer plus de gaz, d'où une nouvelle augmentation de l'effet de serre, etc... L'Homme pourra également utiliser un gaz modifié provenant de la molécule de chlorofluorocarbone qui est déjà un puissant gaz à effet de serre.

Pour mener à bien la première étape de la terraformation, et permettre à l'Homme de se déplacer sur le sol martien sans combinaison pressurisée avec seulement un masque à gaz, il faudra compter quelques centaines d'années.

Il sera alors nécessaire de rajouter sur Mars des microbes qui produiront de l'azote et enfin des organismes capables d’absorber le CO2 et de rejeter le dioxygène dont nous avons besoin pour respirer. L’Homme implantera tout d’abord des bactéries génétiquement modifiées pour pouvoir résister à des températures et des pressions extrêmes. Elles seront encore plus résistantes que les bactéries extrêmophiles vivant déjà sur Terre.
Ensuite l’être humain introduira des phytoplanctons, également génétiquement modifiés, afin de continuer le travail des bactéries et ainsi avancer plus vite.
La finalité du processus sera assurée par des plantes terrestres grâce au phénomène de photosynthèse qui ne requiert que l’énergie du soleil pour fonctionner.

Schéma simplifié de la photosynthèse

(http://drozia.org/dOcTyPe_vision.php?id=345&c=rgb%2852,179,220%29)

Il faudra attendre encore très longtemps pour obtenir une atmosphère respirable car le dioxygène produit par les plantes ne s'accumule que très lentement.
Le coût de l'opération sera exhorbitant : plusieurs centaines de milliards de dollars.
En quelques millénaires, Mars pourrait avoir une atmosphère semblable à celle de la planète bleue.

• Rendre l’eau liquide disponible

Si la Terre est la seule planète habitée du système solaire, c'est en grande  partie grâce à la présence de l'eau.
En effet s'il est possible de jeûner durant des semaines, la privation d'eau pendant plus de trois jours est souvent fatale, car l'eau est le constituant essentiel du vivant. L'eau constitue environ 65% du corps d'un adulte.
 
Les calottes polaires semblent constituer les réserves les plus évidentes.
Selon les données recueillies par la sonde Mars Odyssey, l'eau serait également présente en grande quantité sous forme de glace dans le sous-sol martien.

En réchauffant l’atmosphère martienne, cette eau gelée sous la surface deviendrait liquide.
Il faudrait redonner un cycle de l’eau à Mars, semblable à celui de la Terre :

Si les réserves en eau de la planète Mars se révèlent insuffisantes, on pourra tenter d'importer de grandes quantités d'eau sous forme de glace en exploitant les ressources possibles dans le système solaire (Comètes, anneaux de Saturne), mais cette solution de secours semble compliquée.

• Buts et utilités du "terraforming"

La terraformation d'une planète permettrait à l'Homme de disposer d'une planète de "rechange" en cas de surpeuplement ou de trop forte dégradation de la planète, notamment par la possible arrivée d'astéroïdes ou d'autres objets capables de détruire une grande partie de la surface terrestre ou un trop fort réchauffement climatique voire même une trop forte pollution atmosphérique de la Terre. De plus on pourrait découvrir de nouveaux minéraux mais également de nouvelles énergies. Cela constituerait également une étape vers la découverte des astéroïdes, économiquement très intéressants.
La planète rouge se prête le plus à la terraformation, de par sa proximité de la Terre et de ses points communs avec elle.

Notre expédition a aussi pour but de vérifier si la terraformation de la planète semble possible.

Voici l'avis du géologue Charles Frankel sur la terraformation :
« C'est un projet qui est tout à fait envisageable, il est possible qu'un jour on trouve des Hommes sur Mars habillés d'une combinaison légère et d'un masque respiratoire laissant passer l'oxygène de l'atmosphère.
Cependant la terraformation ne se fera pas du jour au lendemain et le problème essentiel est l'économie car c'est un projet à très grande échelle qui demandera énormément de moyens financiers comme techniques. »

La terraformation d'une planète, quelle qu'elle soit, est donc un véritable challenge pour l'Homme.

Nous sommes enfin arrivés sur Mars. Nous l'avons fait ! Ou du moins nous avons effectué la première partie de notre mission. Le vol s'est plutôt bien déroulé et nous n'avons pas rencontré de gros problèmes d'ordre technique. La deuxième partie de notre mission consiste à prélever de nombreux échantillons afin de répondre à certaines questions scientifiques comme la présence de vie ou non sur la planète rouge de même que la possible présence d'eau, mais également préparer la future colonisation de cette dernière et ainsi commencer une installation durable sur Mars.

Nous resterons un an et demi sur la planète car Mars et la Terre ne repassent à proximité l'une de l'autre qu'au bout de ces dix-huit mois : il sera alors temps de rentrer sur notre bonne vieille Terre.

Nos premiers pas risquent d'être compliqués. En effet, nous retrouvons sur Mars une certaine gravité (un tiers de celle de la Terre) et le risque de fractures des os comme évoqué précédemment est important.

Nous rejoignons l'endroit où se trouve notre premier habitat, ce dernier étant envoyé sur Mars quelques temps avant notre arrivée. Il est constitué d'un petit laboratoire, de chambres à coucher, d'une petite centrale électrique afin de produire l'énergie nécessaire à notre base martienne et enfin d'une automobile pressurisée qui assurera nos déplacements sur la planète.

(http://www.asc-csa.gc.ca/fra/publications/mondiale.asp)

 Notre automobile pressurisée

Un second "colis" nous attendra également. Il s'agira d'une machine capable de créer du propergol dans le but d'assurer notre vol retour. En effet nous rentrerons grâce à un moteur identique à notre vol aller mais fonctionnant avec du méthane au lieu de l'hydrogène. C'est la réaction dite de Sabatier : du dioxyde de carbone de l'atmosphère martienne réagit avec de l'hydrogène directement importé de la Terre, l'hydrogène n'étant pas très lourd. Ces deux gaz forment alors du méthane et de l'eau (la réaction s'écrit : CO2 + 4H2 => CH4 + 2H2O) en présence d'un catalyseur. L'eau est alors décomposée en oxygène et en hydrogène par électrolyse. Le méthane et l'oxygène sont stockés dans des réservoirs pour le retour et l'hydrogène est réutilisé en début de réaction.

Dans notre base, nos déchets sont recyclés en engrais afin de faire pousser nos plantes. Christophe Lasseur, le chef du projet MELISSA, affirme qu'un être humain a besoin de trois kg d’eau, d'un kg d’oxygène et d'un kg de nourriture par jour pour vivre. C'est pourquoi les chercheurs du 21ème siècle ont fait d'importantes découvertes pour nous permettre de recycler le plus de choses possibles dans notre base. Ce sont des bactéries qui assureront le travail.

La tomate est un produit qui fait entièrement partie de notre alimentation : c'est un produit qui ne prend pas beaucoup de place avec ses pieds verticaux, il est facilement cultivable et la tomate peut-être dégustée sans la moindre préparation. Néanmoins le riz ne fera pas partie de nos plats en raison de la trop grande quantité d'eau que demande sa culture. Le blé lui, est bien trop compliqué à cultiver et à transformer en produit comestible. Une serre sera à notre disposition où l'on pourra cultiver quelques plantes. Nous contrôlerons la croissance de ces dernières par une complète maîtrise de son environnement (température, humidité, quantité des différents gaz) et de la lumière pour la photosynthèse. Nous mangerons en majorité des conserves apportées depuis la Terre.

De nombreux projets ont été réalisés auparavant :

- Le projet MELISSA :

Le projet « MELISSA » (Micro-Ecological Life Support System Alternative), débuté en 1989 et qui n'est toujours pas terminé, se présente sous forme de boucle. Cette dernière est chargée de former l’air respirable, l’eau et la nourriture nécessaires à l’équipage, à partir des déchets organiques et du gaz carbonique produits. La boucle de ce projet est testée sur un peuplement de rongeur : 100% de leur oxygène est recyclé, tandis que leur nourriture provient à 20% de la boucle.

 Schéma simplifié de la boucle MELISSA

Le compartiment I transforme les déchets solides et liquides en CO2, acides gras et ammoniaque.

Le compartiment II transforme les acides gras et une partie de l’ammoniaque en aliments grâce aux bactéries comme le nitrobacter ou le nitrosomonas.

Le compartiment III n’est pas essentiel à la compréhension de la boucle.

Le compartiment IV reproduit la nourriture et l’oxygène à partir de CO2, d’eau et de minéraux en utilisant des plantes. Cette étape, de même que l’étape II, nécessite d’avoir recours à l’énergie lumineuse (solaire ou artificielle).

- Le projet Biosphère 2 :

Cette expérience commencée en 1991 en plein milieu du désert de l'Arizona, s'est soldée par un échec deux ans plus tard. Le projet tentait de reconstituer sous serre des conditions de vie terrestre avec pas moins de 3 800 espèces végétales et animales, le tout dans des océans miniatures ainsi que des jungles etc... Huit chercheurs menaient également des expériences scientifiques pour mieux comprendre comment l'Homme pouvait arriver à recréer des conditions de vie à l'intérieur d'un espace clos sans autre apport extérieur que la lumière du jour. Malgré le contrôle permanent des paramètres de la serre, le résultat fut un échec car l'oxygène s'était raréfié. Ce projet démontre bien la difficulté à reconstituer des milieux vivants et les limites techniques d'une telle réalisation.

Certaines de nos plantes sont adaptées à la vie martienne : les scientifiques ont modifiés génétiquement certaines plantes de cultures telles que les plants de tomates avec des gènes provenant de bactéries extrêmophiles capables de résister à des températures extrêmes et notamment les -63°C qui règnent sur Mars, mais également à des pressions aussi faibles que celle de la planète rouge. Elles pousseront alors aussi normalement qu'une plante sous serre mais seront à l'air libre ce qui nous laisse plus de place dans notre serre. Nous cultiverons ainsi plus de produits dans le but de diversifier notre alimentation.

Après avoir installé nos équipements et aménagé notre site, nous commençons nos recherches sur la planète grâce à notre automobile. Nos sorties se multiplient et nous prélevons de nombreuses roches afin de les analyser à notre retour sur Terre. Nous recherchons également des gisements de matières premières ou de minéraux qui pourraient nous être utiles. Ces derniers se révéleront peut-être aussi très intéressants économiquement si les gisements sont ceux de minéraux rares.

Notre travail sur Mars

(http://www.imarginal.com/blog/tag/mars/)

Le temps passe...

Cela fait maintenant près d'un an et demi que nous sommes sur Mars et nous devons déjà faire notre retour sur Terre. Nos quantités de méthane et d'oxygène sont suffisantes pour pouvoir retourner sur la planète bleue.

Nous savons que nous avons effectué quelque chose d'historique et nous quittons la planète rouge en espérant bientôt la revoir...

http:/spaceconquest.pagesperso-orange.fr/Mars.htm

Retour des astronautes de Mars 500

Avant notre départ vers Mars, des expériences sur les effets psychologiques du voyage ont été réalisées dont celle de Mars 500.
Mars 500 est une expérience visant à simuler près de 250 jours de voyage vers Mars, le temps du voyage aller, un mois d'expériences sur place avec une sortie martienne et le voyage retour vers la Terre de 240 jours, le vaisseau s’étant allégé.
La mission Mars 500 a commencée le 3 juin 2010 à l'Institut russe des problèmes médicaux-biologiques (IMBP) situé à proximité de Moscou en Russie.
Au total les astronautes de Mars 500 auront passé 520 jours enfermés dans un module qui pourrait ressembler au vaisseau spatial utilisé pour aller sur Mars. Ils sont sortis le vendredi 4 Novembre 2011 à 11 H heure française.
Le but de la mission était ainsi d'étudier les effets de l'isolement, de l'absence de lumière du jour et d'air frais, ainsi que la restriction des contacts humains à subir par les astronautes qui iront peut-être un jour sur Mars.
Tout cela afin d'évaluer les conséquences qu'une telle expédition aurait sur la santé des astronautes.

La vie dans le module :
Un rythme a été établi pour les différentes journées des six volontaires (un français, un italo-colombien, un chinois et trois russes). Elles étaient organisées en trois tranches de huit heures : une pour le travail et les diverses expériences scientifiques, un tiers pour les loisirs dans le module de stockage, et un dernier tiers pour le sommeil.
A chaque levée les six « cobayes » devaient uriner dans un récipient, puis prendre leur température, leur pression artérielle et leur pouls. Ils pouvaient alors ensuite petit déjeuner, sauf pour ceux qui devaient encore faire des analyses à jeun. Ils étaient donc soumis à de nombreuses contraintes en plus de leur isolement ce qui ne facilitait pas l’expérience.
Les loisirs n’étaient pas très diversifiés entre sport, lecture et détente dans le sauna mis à leur disposition dans le module de stockage.
La communication des membres de l'équipage avec l’extérieur se faisait essentiellement par mail, la réception étant retardée de 40 minutes pour simuler la distance. Les 6 « astronautes » avaient le droit également à une douche tous les 10 jours ce qui est un « luxe » par rapport aux différentes autres missions de l’espace.

Les six volontaires de la mission Mars 500

http://www.lesinrocks.com/actualite/actu-article/t/45850/date/2010-06-04/article/mars-500-la-playlist/

Les premiers bilans de l’expérience :
Certaines tensions ont éclaté durant la mission, notamment à cause de la charge de travail qui était inégalement répartie entre les différents volontaires mais également à cause d’une certaines jalousie due au fait que des membres de l’équipage recevaient plus de messages de leurs proches que d’autres.
Malgré ces quelques petites tensions, les six volontaires ont tenu bon et l’expérience reste toutefois une belle réussite. L’équipage n’en n’est jamais arrivé aux mains et a su rester solidaire et ne pas se diviser en plusieurs petits groupes comme ils nous l’expliquèrent à leur sortie du module.
Tout au long de la mission, ces six « cobayes » ont été néanmoins suivis par une équipe de psychologues afin d’éviter tout véritable conflit pouvant entraîner une situation grave.
Patrick Sundblad, du département des sciences de la vie à l'Agence spatiale européenne (ESA), affirme : « l'équipage peut survivre à l'inévitable isolation qu'impose un voyage aller-retour vers Mars ». Le voyage d’un point de vue psychologique est donc possible.

Le retour à la vie « normale » s’est effectué de manière progressive pour les six « astronautes ». Ils ont tout d’abord été placés en quarantaine pendant quatre jours pour effectuer divers examens médicaux car leurs défenses immunitaires ont pu être affaiblies pendant les 520 jours d’isolement. Puis jusqu'au 4 décembre, soit un mois après leur sortie, les six hommes ont été suivis régulièrement par l'IMBP pour des contrôles médicaux.
Si Mars 500 n’a pas été une expérience forcément facile pour les six volontaires, l’enseignement principal est que l’Homme semble capable de supporter un si long voyage.

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronautique/d/en-video-les-pseudo-astronautes-de-mars-500-explorent-la-planete_28039/