Pourquoi est-il difficile pour les humains de voyager vers Mars et d’en revenir ?
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Voyager vers Mars et revenir est l’un des défis les plus complexes que l’humanité ait jamais envisagés. Même si les missions robotiques ont réussi, l’envoi d’humains ajoute des niveaux de difficulté. La mention récente des propulseurs hypergoliques (comme l'hydrazine et l'acide nitrique) est en fait liée à la technologie des fusées-, mais ce n'est qu'un élément clé. Voici pourquoi un voyage aller-retour en équipage sur Mars est si intimidant.
1. Distance et temps de trajet
Mars est, en moyenne, d'environ140 millions de miles (225 millions de km)de la Terre. Même avec un alignement optimal (qui se produit environ tous les 26 mois), un transport en commun à sens unique prend6 à 9 moisutilisant la propulsion actuelle.
Durée totale de la missionserait2 à 3 ans(y compris le temps passé sur Mars et le retour).
Contrairement à la Lune (dans 3 jours), il n'y a pas d'option de sauvetage ou d'abandon rapide.
2. Propulsion et taille du vaisseau spatial
Pour obtenir un équipage, un habitat, des systèmes d’atterrissage et un véhicule de retour sur Mars, nous avons besoin d’un vaisseau spatial bien plus gros que tout ce qui a volé auparavant.
Fusées chimiques(comme ceux utilisant des carburants hypergoliques) sont fiables mais ont une efficacité limitée. Il faudrait probablement plusieurs lancements pour assembler le véhicule en orbite ou utiliser une propulsion avancée (nucléaire thermique, électrique) encore en développement.
Atterrissage sur Marsest délicat : l’atmosphère est suffisamment épaisse pour provoquer une chaleur extrême mais trop fine pour que les parachutes seuls puissent ralentir un gros véhicule. Nous avons besoin d'une rétropropulsion supersonique-l'atterrissage en douceur d'une lourde charge utile n'a jamais été fait avec des humains à bord.
Ascension depuis Marsnécessite une fusée suffisamment puissante pour échapper à la gravité de Mars (environ 38 % de celle de la Terre) mais suffisamment petite pour être livrée des années plus tôt. Cette fusée doit rester fonctionnelle en surface pendant des mois.
3. Support de vie et fournitures
Un équipage de 4 à 6 personnes aurait besoingestion de la nourriture, de l’eau, de l’oxygène et des déchetspendant près de trois ans sans réapprovisionnement.
Les systèmes ISS actuels reposent sur des cargos réguliers. Pour Mars, tout doit être soit transporté depuis la Terre, soit fabriqué sur place (utilisation des ressources in situ, ISRU).
Recyclage de l'eauetassistance respiratoire en boucle ferméedoit atteindre une fiabilité proche de 100 %-une panne en cours de transit pourrait être fatale.
4. Radiation
Au-delà du champ magnétique protecteur terrestre, les astronautes sont exposés à deux sources principales de rayonnement :
Événements de particules solaires– des explosions imprévisibles de particules de haute énergie provenant du soleil.
Rayons cosmiques galactiques– un rayonnement constant et hautement pénétrant provenant de l’extérieur du système solaire.
Un aller-retour vers Mars pourrait exposer les astronautes àdoses de rayonnement supérieures aux limites de carrière actuelles, augmentant le risque de cancer à vie. Le blindage est lourd ; une solution viable (par exemple, protection contre l'eau, temps de transit rapides ou protection active) est encore en cours de perfectionnement.
5. Microgravité et santé humaine
L'apesanteur prolongée provoque une atrophie musculaire, une perte de densité osseuse, des modifications de la vision (dues aux déplacements de fluides dans le crâne) et des problèmes potentiels du système immunitaire.
Sur la Lune, les astronautes ne sont restés que quelques jours. Un équipage sur Mars passerait plus d'un an en zéro-g (transit) plus du temps sur Mars, où la gravité ne représente que 38 % de celle de la Terre.
Gravité artificielle(par exemple, des sections rotatives du vaisseau spatial) pourraient atténuer ce problème, mais aucun vaisseau spatial n'a encore volé avec un tel système.
6. Facteurs psychologiques et sociaux
L'isolement, le confinement et les retards de communication rendent la mission psychologiquement extrême.
Retard de communicationva de4 à 24 minutesunidirectionnel, en fonction de l’alignement planétaire. Une conversation en temps réel est impossible ; les équipages doivent opérer avec une grande autonomie.
Pas de soutien immédiat du contrôle de mission, pas de confidentialité et la même petite équipe depuis des années. Cela n’a jamais été tenté sur une si longue durée.
7. Atterrissage et retour avec précision
Entrée, descente et atterrissagesur Mars est connu comme « sept minutes de terreur », même pour les robots. Pour les humains, nous devons atterrir avec une précision extrême à proximité de fournitures prépositionnées et d’un véhicule de retour.
Lancement depuis Marsdoit être précisément chronométré pour rejoindre la trajectoire de retour de la Terre. Si le véhicule de remontée tombe en panne, il n'y a pas de secours.
8. Utilisation des ressources in situ (ISRU)
Pour rendre la mission réalisable, nous devrons probablementproduire du propulseur sur Mars(par exemple, en utilisant la réaction de Sabatier pour fabriquer du méthane à partir du CO₂ martien et de la glace d'eau). Cette technologie n’a jamais été démontrée à grande échelle sur une autre planète.
9. Coût et volonté politique
On estime qu'une mission humaine sur Mars coûteraitdes centaines de milliards de dollarsau fil des décennies. Maintenir cet engagement entre plusieurs administrations et partenariats internationaux est un défi politique autant que technique.
La connexion fusée
Vous avez évoqué plus tôt les propulseurs hypergoliques (acide nitrique + hydrazine). Bien que ceux-ci soient utilisés dans certains engins spatiaux (par exemple pour les propulseurs de manœuvre), une mission sur Mars utiliserait probablementméthane/LOXouhydrogène/LOXpour la propulsion principale car ils offrent de meilleures performances et pourraient être fabriqués sur Mars. Les hypergoliques sont toxiques et corrosifs, ce qui les rend moins idéaux pour les véhicules avec équipage où la sécurité de manipulation est primordiale.
Résumé
La difficulté n'est pas un problème unique-c'est leintégrationde tous:
Un véhicule capable de transporter des humains en toute sécurité pendant des années
Protection contre les radiations et la microgravité
Systèmes de survie et de surface fiables
La capacité d'atterrir, de vivre et de décoller depuis un autre monde
Le tout dans le cadre d’un budget et d’un calendrier que la société peut supporter
Nous résolvons ces problèmes pièce par pièce (par exemple, Artemis sur la Lune sert de terrain d'essai), mais un aller-retour en équipage sur Mars reste le test ultime de notre ingénierie et de notre endurance.
