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Voici ce que prépare la NASA pour envoyer des humains sur Mars

Illustration d'un rover pressurisé développé par la NASA dans le cadre des futures mission sur Mars. Crédits : NASA

Dans le cadre d’un récent échange, l’administrateur de la NASA, Jim Bridenstine, est revenu sur les différents projets à venir, évoquant notamment les missions Mars 2020 et Artemis. Il en a également profité pour faire le point sur les différents préparatifs en cours dans le cadre d’une future exploration humaine de la planète rouge.

Alors que des astronautes américains s’apprêtent à remarcher sur la Lune dans le cadre des missions Artemis, rappelons que plusieurs agences publiques et autres sociétés privés visent également une autre cible : Mars. C’est notamment le cas de SpaceX, ou encore de la NASA, qui prévoit une première mission en équipage dans les années 2030.

Évidemment, explorer Mars avec des rovers est une chose, mais envoyer des humains sur place en est une autre. D’autant qu’il faut ensuite pouvoir les ramener sur Terre en toute sécurité. En ce sens, l’agence américaine travaille déjà au développement de plusieurs technologies capables d’assurer ces différents objectifs.

Des systèmes de propulsion plus puissants

Les astronautes à destination de Mars devront parcourir environ 140 millions de kilomètres dans l’espace lointain. Avec nos systèmes de propulsion actuels, un tel voyage prendrait entre six et neuf mois. L’agence et ses partenaires développent, testent et mûrissent actuellement diverses technologies dans le but de réduire ce temps de trajet. De quoi minimiser le temps d’exposition des astronautes au rayonnement cosmique.

Il est encore trop tôt pour dire quel système de propulsion sera retenu, mais il semblerait que la NASA ait opté pour la propulsion nucléaire thermique.

L’idée consiste ici à chauffer de l’hydrogène liquide à très haute température par le biais d’un réacteur nucléaire. La matière est ensuite éjectée par l’arrière de la fusée (via une tuyère) dans le but de créer une poussée. Différentes configurations ont déjà été proposées depuis le début de l’ère spatiale, mais pour l’heure, aucune fusée utilisant ce type de propulsion n’a encore réussi à voler.

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Illustration d’un vaisseau spatial avec un système de propulsion nucléaire. Crédits : NASA

Un bouclier thermique gonflable pour poser les astronautes

Le plus gros rover jamais déposé sur Mars a la taille d’une petite voiture. En revanche, si nous voulons faite atterrir des astronautes en surface, il va falloir penser plus grand, et donc plus lourd. Le bouclier thermique gonflable est l’une des solutions imaginées par la NASA pour faire entrer ce type de charge. Une fois dilaté et gonflé, ce bouclier permettrait d’entrer et de traverser l’atmosphère martienne pour débarquer des cargaisons et des astronautes en toute sécurité.

La technologie n’est pas encore prête, mais les ingénieurs de la NASA travaillent dessus depuis quelques années déjà. Il est d’ailleurs prévu qu’un prototype de 6 mètres de diamètre soit prochainement déployé au-dessus de l’atmosphère terrestre.

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Une illustration par le dessinateur Manchu de la rentrée d’un véhicule habité lourd équipé d’un bouclier gonflable dans l’atmosphère martienne. Crédits : Manchu/APM

Les combinaisons spatiales

Elles sont essentielles. Véritables vaisseaux spatiaux personnalisés, les combinaisons actuellement développées dans le cadre des prochaines missions lunaires – plus sûres, efficaces et plus confortables que les précédentes – seront sensiblement les mêmes que celles déployées ensuite sur Mars.

La NASA prévoit en revanche plusieurs mises à niveau, principalement pour lutter contre le stress thermique. Ces futures combinaisons devront en effet pouvoir tenir les astronautes au chaud pendant l’hiver martien, et éviter la surchauffe en été.

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La combinaison spatiale de nouvelle génération de la NASA, conçue pour donner aux astronautes plus de mobilité sur la Lune et sur Mars. Crédits : NASA

Habitat itinérant

Dans le but de réduire les quantités de charge utile, la NASA, du moins au départ, va privilégier le “deux en un”. L’agence prévoit en effet de faire évoluer ses astronautes dans une sorte de “camping-car” de l’espace. Autrement dit, dans un habitat pressurisé monté sur roues et capable de se déplacer au besoin.

À l’intérieur, les astronautes auront ce dont ils ont besoin pour vivre et travailler pendant des semaines. Ils pourront également piloter l’engin dans des vêtements confortables sur des dizaines de kilomètres. En cas de besoin, ils pourront également enfiler leurs combinaisons spatiales pour sortir du rover et collecter des échantillons, ou mener des expériences scientifiques.

La NASA a déjà effectué plusieurs tests sur Terre pour éclairer le développement d’une telle “maison mobile” pour les futures missions lunaires. Le retour des astronautes du programme Artemis évoluant dans ce futur rover pressurisé sera évidemment pris en considération dans le but d’améliorer la technologie.

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Illustration d’un rover pressurisé sur Mars. Crédits : NASA

Le problème de l’énergie

Sur place, les astronautes auront besoin d’une alimentation électrique fiable pour explorer la planète. Le système devra être léger et capable de fonctionner quel que soit son emplacement ou la météo sur la planète rouge. Et ce ne sera pas une mince affaire. Pour rappel, Mars est en effet sujette aux tempêtes de poussière qui, parfois, peuvent durer des mois.

C’est pourquoi la NASA semble privilégier la fission nucléaire, plutôt que l’énergie solaire. La technologie, déjà testée sur Terre, a démontré qu’elle pouvait être sûre et efficace pour permettre des missions de surface de longue durée.

La NASA prévoit toutefois d’utiliser en premier lieu ce type de système d’alimentation par fission sur la Lune. Dès lors, elle pourra pleinement l’envisager sur Mars.

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illustration d’un concept de système d’alimentation par fission nucléaire sur Mars. Crédits : NASA

Communication laser

Les astronautes martiens pourront s’appuyer sur des lasers pour rester en contact avec les opérateurs terrestres. Ce type de système promet en effet d’envoyer de grandes quantités d’informations et de données en un temps relativement court, contrairement aux différents systèmes radio.

Nous pourrions alors communiquer avec les astronautes quasiment en temps réel, et profiter de flux vidéo en haute définition.

La NASA a déjà prouvé la viabilité de ces communications laser avec une démonstration faite depuis l’orbite lunaire en 2013. L’agence travaille aujourd’hui à peaufiner la technologie. Il est normalement prévu de faire plusieurs tests depuis la Station Spatiale Internationale (ISS) et dans le cadre des missions Artemis.

Enfin, il est prévu qu’une charge utile s’aventure prochainement dans l’espace lointain pour tester la technologie à des millions de kilomètres de la Terre.

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Illustration d’un vaisseau utilisant des communications laser pour relayer des données de Mars à la Terre.
Crédits : Goddard Space Flight Center de la NASA