Envie d’aller sur Mars ? Voici combien de temps le voyage pourrait prendre

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Crédits : Le cratère Bonneville photographié sur Mars par le rover Spirit. Crédits : NASA/JPL/Cornell

Les sondes envoyées vers Mars passent environ sept mois dans l’espace avant d’arriver à destination. Au cours de la prochaine décennie, plusieurs agences et entreprises ambitionnent d’envoyer également des humains sur place, en préparation d’une éventuelle colonisation. Un voyage pour les humains serait naturellement plus long, et ce pour plusieurs raisons.

Il est impossible, avec les moyens de propulsion actuels, de rejoindre Mars selon un chemin direct. Une telle trajectoire présente en effet plusieurs défis gravitationnels. Un vaisseau qui décolle de la Terre dans le but de rejoindre Mars doit d’abord échapper à son attraction, ce qui nécessite une poussée importante. Une fois dans l’espace, la force de gravité de la Terre, de Mars et du Soleil tire également sur le vaisseau dans différentes directions. Puis, une fois suffisamment éloigné, le vaisseau se mettra en orbite autour du Soleil. Contrer cette gravité nécessite alors des manoeuvres beaucoup trop gourmandes en carburant.

La mécanique céleste est un autre facteur. Dans l’Univers, rien n’est statique. D’ailleurs, l’Univers lui-même n’est pas statique, car sujet à une accélération de son expansion à cause de l’énergie noire.

Ainsi, tout comme la Terre et les autres objets du système solaire, Mars orbite autour du Soleil à son propre rythme. La distance entre la Terre et la planète rouge ne sera donc pas la même au décollage et à l’atterrissage d’une telle mission.

Le meilleur moyen de rejoindre Mars

En tant que telle, la route la plus économe en carburant vers Mars suit une orbite elliptique autour du Soleil. Imaginez que Mars et la Terre sont comme « deux coureurs sur une piste circulaire ». Dans cette configuration, notre planète est placée sur la piste intérieure, tandis que Mars est placée sur la piste extérieure. La première complète un tour du Soleil en environ 365 jours; la seconde en 687 jours environ.

Aussi, il arrive parfois que la Terre « rattrape » la planète rouge pour se positionner à ses côtés, avant de la dépasser. À l’inverse, il arrive aussi que les deux planètes se retrouvent à l’opposé. Dans ce cycle, la Terre et Mars se rapprochent tous les deux ans environ à un peu plus de 60 millions de kilomètres.

Dans le but de rejoindre la planète rouge, une mission décolle généralement au moment où la Terre se positionne légèrement en retrait par rapport à Mars, qu’elle dépassera bientôt. Ce positionnement permet aux vaisseaux d’entrer dans une orbite de transfert Hohmann. Voici un exemple de ce transfert avec l’atterrisseur américain InSight, qui a décollé en mars 2018.

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Crédits : Phoenix7777 – Travail personnel Source des données : HORIZONS System, JPL, NASA / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

Entre deux et trois ans

À sens unique, cet itinéraire prend au mieux six mois pour une mission robotique. Une mission habitée, en revanche, impliquerait davantage de ressources à bord, comme de l’eau, de la nourriture, des équipements et de l’oxygène. Tout ceci rajoute naturellement de la masse. Et plus vous avez de masse, plus vous avez besoin de carburant pour accélérer, mais aussi pour freiner (déclenchement des propulseurs dans la direction opposée au mouvement vers l’avant) ou vous orienter.

Rappelons que dans l’espace, il n’y pas de station-service. Ainsi, tout ce carburant nécessaire doit donc être disponible à bord.

Avec la technologie actuelle, les chercheurs de la NASA estiment qu’une mission aller-retour avec équipage vers Mars (qui implique le temps passé en surface) pourrait prendre entre deux et trois ans.

Trois ans, c’est long. D’autant que nous ignorons encore dans quelles mesures l’environnement spatial et martien peuvent altérer le physique des astronautes. Un voyage aussi long aurait également des conséquences sur la psyché des concernés. Consciente de ces problèmes, la NASA aimerait raccourcir ce délai en investissant dans plusieurs projets visant à développer de nouvelles technologies de propulsion.

Nous savons, par exemple, que l’agence aimerait concevoir une fusée thermique nucléaire fonctionnelle d’ici 2027, en association avec la DARPA. Une telle fusée pourrait permettre des transits vers la planète rouge en seulement 100 jours. Dans le cadre de son programme NIAC, la NASA a sélectionné un concept nucléaire promettant de réduire les temps de transit vers Mars à seulement 45 jours.