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Mars : les défis à relever pour permettre l’aller-retour en toute sécurité d’un vol habité

Alors que la Nasa et SpaceX travaillent de concert sur la station spatiale internationale, une compétition s’annonce pour le premier vol habité en direction de Mars. Le défi majeur sera la charge utile. Carburant, oxygène, système de survie, durée du voyage, la distance Terre-Mars représente un défi de taille en termes de logistique.

Il reste beaucoup de chemin à parcourir avant que l’être humain ne puisse poser le pied sur Mars et en revenir. On dit souvent que lancer quelque chose dans l’espace revient à lancer une masse équivalente en or pur. Il est important de noter que la charge utile, ce que peut transporter le lanceur, ne représente qu’une toute petite partie de la masse totale.

Vue d'artiste de la Terre et de Mars. Source : pixabay
Vue d’artiste de la Terre et de Mars. Source : pixabay

Pour illustrer ce problème de charge utile, prenons l’exemple de la mission Apollo 11 et de la fusée Saturn V (visitable ici). La masse totale de l’engin avant décollage était de 3 000 tonnes. A l’arrivée sur la Lune, la masse était réduite à seulement 50 tonnes (moins de 2%).

L’emport de carburant et le facteur temps seront au centre de la conquête de Mars

Chaque manœuvre nécessitera l’allumage des moteurs, ce qui consomme du carburant généralement emporté par le vaisseau au décollage. Pour y remédier, SpaceX envisage d’envoyer en avance un réservoir dans l’espace pour permettre à la navette de refaire le plein et donc d’emmener beaucoup plus de carburant qu’en un seul lancement.

Dans les missions spatiales non habitées, les scientifiques calculent des trajectoires complexes pour se faire assister par la gravité de différents corps célestes. Ces manœuvres peuvent faire gagner énormément de carburant, mais au prix de plusieurs années, ce qui n’est pas envisageable avec des êtres humains à bord.

La manœuvre d’Hohmann permet, sans rentrer dans les détails, de changer d’orbite avec un seul allumage moteur et de faire le voyage en 259 jours. Concernant la Terre et Mars, la fenêtre de lancement se présente environ tous les 2 ans. Un voyage plus rapide reste possible (SpaceX annonce 6 mois) mais forcément plus gourmand en carburant.

Atterrir sur Mars est un autre défi à relever. Son atmosphère étant 100 fois plus fine que celle de la Terre, les frottements ne freineront donc pas autant le vaisseau. Ici aussi l’usage des moteurs et donc de carburant est nécessaire pour ralentir et permettre à l’équipage de se poser en toute sécurité.

La vie sur Mars et le retour sur Terre

Une journée de 24 heures et 37 minutes, c’est la seule ressemblance entre la Terre et Mars. Les températures varient de +30°C à -140°C avec une moyenne à -63°C.

L’atmosphère quasi inexistante est composée de dioxyde de carbone et d’un peu d’azote, totalement irrespirable. La gravité est environ trois fois plus faible que sur Terre, de quoi s’y sentir léger.

Bien que les conditions semblent extrêmes, des simulations sur Terre ont montré qu’avec l’équipement adéquate la vie sur Mars était possible. SpaceX prévoit notamment l’envoi de matériel en avance comme des panneaux solaires, des abris ou une station de production de carburant pour le retour sur Terre.

Dernier défi et non des moindres, l’entrée de l’atmosphère terrestre. Avec une vitesse d’approche comprise entre 47 000 km/h et 54 000 km/h, il faut également gérer la phase de décélération et son coût en carburant sans tuer l’équipage que ce soit par la force G ou par la température extrême générée par les frottements.