Mission habitée sur Mars : où atterrir ?

Bonjour tout le monde ! J'espère que votre petit Noël s'est bien passé, et que vous avez tous été bien gâté(e)s.

Ma petite question du jour : si jamais nous devions lancer une mission habitée sur Mars, quel serait l'endroit idéal pour atterrir et fonder la première implantation humaine sur Mars ?

Partons du principe que, une fois la base installée, il serait difficile de la faire bouger de plus de quelques kilomètres (même si on voit pas mal de blueprints présentant des bases qui "marchent" grâce à des pieds mobiles).

Pour mémoire, notre ami à tous Bob Zubrin préconise de s'installer sur l'Equateur (0°) à 65° de longitude Ouest. Un peu à l'ouest de Juventae Chasma, à moins que je ne sois vraiment trop blonde sur ce coup-là.

Avantages :

• Ensoleillement important (important pour faire tourner des panneaux solaires et faire pousser d'éventuelles plantes en serre), températures relativement élevées (bon, ça reste Mars, quand même...)
  
• Terrain d'atterrissage relativement plat (sauf que si on se loupe, on atterrit au fin fond de la Valles Marineris ==> Space Opera, tu crois que ton super airbag peut nous aider dans le cas d'une chute de 6000 m ?!   )
  
• Proximité de quelques lieux touristiques vraiment cool : faille d'Ophir, faille de Juventa, Valles Marineris, sites géologiques, etc.
  

Inconvénients :

• S'il y a de l'eau sur Mars, on peut être à peu près sûrs que ce ne sera pas dans ce coin (vers le Nord, qu'il faut aller, on m'a dit...). Or, si pas d'eau, pas possible d'envisager une présence à long terme.
  
• Pour aller au mont Olympe, il va falloir payer un petit supplément...
  

Je serais ravie de savoir si certains ou certaines d'entre vous ont des avis divergents sur le sujet  :?:


Bises à tout le monde pour cette nouvelle année  

Matsya

Comme tu le soulignes, il y a des avantages et des inconvénients.
Le prix d'une zone équatoriale, c'est qu'il faut apporter plus depuis la Terre. Ce qui n'a guère d'importance pour une mission automatique devient très prégnant pour le support vie d'un équipage ... qui devra être actif pendant au moins 6 mois ... et prouver qu'il est plus efficace qu'un système robotisé.

Si on veut une certaine production in-situ, AMHA ce sera plutôt la limite de la calotte du Pôle qu'il faudra viser. L'eau, l'oxygène, l'hydrogène pour une production de carburant - à partir du CO2 atmosphérique ou de la neige carbonique- sont disponibles.
Les panneaux solaires seront moins efficaces ... il faudra avoir recours à l'energie nucléaire.
Pour les serres ... on climatise, on ensoleille avec des lampes aux longueurs d'onde optimales.

Dans un cas comme dans l'autre le compte de tout ce qu'il faut transporter est impressionnant ... cela nécessite de multiples lancements et une bonne précision d'atterrissage pour retrouver -pas trop disséminé- ce qui a été envoyé et a été activé avant l'arrivée de l'équipage.

Meilleurs voeux à tous pour l'année 2008. :cadeau:

Je pense qu'on ira là où il y a le plus d'eau. Pour le moment c'est encore aux sondes et rovers de faire le travail de prospection. comme quo iles sondes et les hommes sont complémentaires.

Autre avantage que je vois, pour ma part, au fait de se situer près de l'équateur : à cet endroit, la planète tourne plus vite, ce qui facilite la mise en orbite du vol retour.

Bon réviellon à tous

L'équateur reste le meilleur choix, imaginé l'énergie nécessaire pour chauffée en permanence le matériel et les hommes aux pôles, surtout que les capteurs solaires seront plus efficace a l'équateur. Il vaut mieux tenter la découverte de glace au fond des failles à l'équateur que de placer une base dans le froid extrême pour un peu d'eau.

Bien que l'eau soit essentielle pour l'implantation d'une colonie, elle n'est pas indispensable pour une mission d'exploration qui de toute façon aura prévu son transport avec les hommes.

La position géographique du site d'atterrissage impose-elle des limites à la trajectoire d'insertion orbitale ? Ainsi, si le site choisi est près de l'équateur, l'orbite d'insertion sera équatoriale, alors que si le site choisi est près des pôles, l'orbite sera ...polaire. On imagine mal ravitailler une base polaire si l'orbite économique d'approche est équatoriale. Et vice-versa.

Pour choisir le lieu où " asolir", il faut tenir compte de plusieurs critères qui s'avèrent assez contradictoires :
- C'est à l'équateur que le décollage serait le plus économique en profitant de la rotation martienne
- C'est toujours à l'équateur que le climat est le moins rude
- Mais c'est au pôle Nord que la quantité d'eau solide disponible sera la plus élevée
Le climat martien dépend à la fois de l'inclinaison de l'axe de rotation de Mars (un peu plus grand que celui de la Terre, mais aussi beaucoup de l'excentricité de son orbite bien plus grande que celle de la Terre: ce lien internet explique bien tout çà : http://www.nirgal.net/saisons.html
Que choisir? Ce n'est pas très évident .
Toutefois il me semble quant-même que pour les premières missions où on ne s'installe que pour un temps limité , il faut mieux choisir l'équateur et un retour plus économique sans exploitation des ressources locales en eau (d'ailleurs il n'es pas dit qu'à l'équateur il ne soit pas possible de récupérer quant-même un peu de givre au petit matin )
Après lorsqu'il s'agira de s'installer de manière permanente les régions boréales pourraient être intéressantes puisque l'hiver y est plus court avec un climat moins contrasté que dans les régions australes . De plus la calotte polaire boréale ne disparait jamais complètement ,c'est qui permettrait d'avoir toujours des ressources en glace disponible.

Bonjour,

Je voudrais d'abord tordre le cou à une idée répandue que le climat est moins rude à l'équateur martien. C'est ... un peu plus compliqué ! En fait, l'été austral est beaucoup plus chaud que l'été boréal, à cause de l'excentricité de l'orbite de la planète. De plus, l'atmosphère est beaucoup plus ténue ce qui fait qu'elle réfléchit moins les rayonnements rasants. Et donc, sans pouvoir donner de chiffres (j'ai égaré un article de Mc Kay sur le sujet, tout cela reste donc à confirmer), pendant l'été austral, il fait sans doute beaucoup plus chaud au sud de l'équateur, et même sans doute au sud du tropique de l'hémisphère sud, grâce à de plus longues journées d'ensoleillement (pour rappel, en ce qui concerne la Lune, c'est au pôle sud qu'il pourrait faire le plus chaud, sur un sommet tout le temps éclairé ...).
Réciproquement, pendant l'hiver austral, il fait très très froid au sud, et plus chaud sans doute au nord du "tropique" de l'hémisphère nord.
Tout dépend donc de ce que l'on cherche. Est-ce qu'on cherche l'endroit où on a les températures les plus chaudes en moyenne ? La plus chaude de l'année ? La moins froide de l'année ? Eventuellement, cherche t-on l'endroit le plus chaud ou le plus ensoleillé, ce qui pourrait être légèrement différent ...
A priori, je pense que le meilleur endroit pourrait être là où il fait le moins froid l'hiver. Ca devrait donc être au nord de l'équateur. Or, en allant suffisamment au nord, on trouve de l'eau. Autant faire une pierre 2 coups ...

A+,
Argyre

Autre idée, déjà évoquée sur ce forum :
été boréal : les humains migrent vers le grand nord
été austral : les humains migrent vers le grand sud
Il y aurait donc 2 bases.
Problème : il faut transporter beaucoup de matériel et plantes
pendant ces migrations.

A+,
Argyre

Autre paramètre important: l'altitude!
Il sera préférable d'atterir dans une cuvette (on peut gagner plusieurs km plus bas) de façon à augmenter l'efficacité des parachutes (bien plus de pression atmosphérique), et aussi pour atténuer la différence de température entre le jour et la nuit et aussi pour chercher des argiles et des traces de vie éventuelle (là où l'eau aurait perduré plus longtemps avant de s'évaporer).
à+

Effectivement la répartition du climat sur Mars est nettement différente de celui de la Terre et quand il faudra s'y installer de manière permanente il faudra en tenir compte. Il se pourrait que le meilleur compromis tant qu'il n'y aura qu'une seul base soit au nord de l'équateur, mais tout de même à des latitudes pas trop élevées car au pôle Nord il y a pendant l'hiver boréal la nuit polaire et aucun sommet assez élevé comme sur la Lune pour conserver un ensoleillement permanent.
Si plus tard on installe plusieurs bases ,on pourrait très bien envisager une base au pôle Nord et une au pôle Sud avec une migration biannuelle entre ces deux pôles et il faudra alors développer des moyens de transport adéquats.
Le plus pratique serait des "arèoplanes" (avions martiens),mais dont la mise au point sera délicate vu l'atmosphère très peu dense et sans comburant ( le dioxygène); on pourrait peut-être tester cela quand on sera capable de faire voler des avions vers 40 km d'altitude au dessus de la Terre sur plusieurs milliers de km sans avoir recours à des moteurs de fusée en envisageant des sortes de turbopropulseurs éjectant l'air après compression et réchauffage par une combustion anaérobie avec donc en plus du carburant , un comburant (si on y arrive au dessus de la Terre , on devrait y arriver au dessus de Mars où la gravité est bien plus faible). Evidemment de tels engins devraient décoller tout de même verticalement au moyen de moteurs fusées, le temps qu'ils prennent assez de vitesse pour se déplacer horizontalement.
Mais pour les premiers débarquements, il vaudra mieux se poser près de l'équateur , non pas pour des raisons climatiques car le climat n'y a rien de tempéré comme Argyre l'a précisé, mais uniquement pour profiter au mieux de la rotation de Mars pour le retour.

Socrates a écrit:... pour chercher des argiles et des traces de vie éventuelle (là où l'eau aurait perduré plus longtemps avant de s'évaporer).
à+

Ou bien se changer en glace...

giwa a écrit:
Mais dans pour les premiers débarquements, il vaudra mieux se poser près de l'équateur , non pas pour des raisons climatiques car le climat n'y a rien de tempéré comme Argyre l'a précisé, mais uniquement pour profiter au mieux de la rotation de Mars pour le retour.

Donc l'hypothèse, c'est un vol complétement auto-suffisant avec le carburant du retour, et le support vie de l'équipage pour le voyage A-R et le séjour sur place (eau, O2, nourriture, habitat, énergie, moyen de locomotion, d'analyse scientifique ... etc ...)

montmein69 a écrit:

giwa a écrit:
Mais pour les premiers débarquements, il vaudra mieux se poser près de l'équateur , non pas pour des raisons climatiques car le climat n'y a rien de tempéré comme Argyre l'a précisé, mais uniquement pour profiter au mieux de la rotation de Mars pour le retour.

Donc l'hypothèse, c'est un vol complétement auto-suffisant avec le carburant du retour, et le support vie de l'équipage pour le voyage A-R et le séjour sur place (eau, O2, nourriture, habitat, énergie, moyen de locomotion, d'analyse scientifique ... etc ...)

Pas nécessairement! le CO2: il est partout dans l'atmosphère et on peut en extraire le dioxygène ou fabriquer du méthane par une réaction de Sabatier si on apporte de l'hydrogène qui est quant-même l'élément le plus léger.
Peut-être arrivera-t-on dans une deuième phase à récupérer le peu d'humidité de l'atmosphère sous forme de givre à très basse température.Tout çà , c'est à étudier .

Quelques rappels sur la réduction du CO2 pour produire du dioxygène

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9action_de_Bosch
La réaction de Bosch est une réaction chimique qui a lieu entre le dioxyde de carbone et l'hydrogène ; les produits sont le carbone (graphite), l'eau et la chaleur.
L'équation chimique générale est :
CO2(g) + 2 H2(g) → C(s) + 2 H2O(l)
La réaction de Bosch, tout comme la réaction de Sabatier, est étudiée dans le but d'éliminer du dioxyde de carbone et de générer de l'eau propre à bord d'une station spatiale ou pour parvenir à la terraformation d'une planète.

Il y a aussi de plus en plus de recherches sur la voie électrochimique qui permet de s’affranchir de tout réducteur chimique (le plus souvent l’hydrogène)
Réduction électrochimique du dioxyde de carbone
http://www.wipo.int/pctdb/fr/ia.jsp?IA=CA2006/001743&LANGUAGE=FR

Avec la réaction de Sabatier on produit en plus du méthane ,mais il faut apporter l’hydrogène ,à moins qu’on puisse en récupérer assez sur place par l’électrolyse de l’eau obtenu à partir de givre martien. Il se pourrait d’ailleurs que la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère soit plus grande loin des calottes glacières car la glace de ces calottes a justement été prélevée à partir de la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère : rappelons que l’atmosphère la plus sèche en vapeur d’eau se trouve au pôle Sud et non au Sahara où il possible de produire un peu de givre si on refroidit fortement son air.

http://www.nirgal.net/surveyor2001_lander.html

Le principe de fabrication de l'ergol est assez simple et utilise la réaction de Sabatier (ce n'est pas la peine de vous éclipser !). Un réacteur va combiner du CO2 avec de l'hydrogène en présence d'un catalyseur (comme le nickel ou le ruthénium) pour donner du méthane et de l'eau suivant cette réaction : CO2 + 4 H2 -> CH4 + 2 H2O. Ce qui est intéressant, c'est que le CO2 proviendra de l'atmosphère martienne (celle ci sera d'abord compressée, liquéfiée, puis purifiée). L'hydrogène sera par contre emporté ( à moins que l'on puisse le produire sur place) depuis la Terre, ce qui n'est pas vraiment un handicap car la quantité nécessaire n'est pas importante. Le méthane produit servira de combustible. L'eau, soumise à une électrolyse, libérera de l'oxygène (comburant) et de l'hydrogène qui sera ensuite réinjecté dans le circuit.

On a effectivement discuté par ailleurs de ces possibilités de synthèse.

Mais s'il faut apporter une partie des réactifs (H2 au minimum) et toutes les gamelles pour piéger un peu de CO2 et d'H2O atmosphérique ... cela ne parait pas vraiment rentable ni d'une fiabilité à toute épreuve (surtout pour une première mission).

Les compromis sont bien sûr difficiles à avaler ... car chacun a ses inconvénients.

Donc solution sûre à 100 % ... mission auto-suffisante, on apporte tout ce qu'il faut pour vivre et ramener l'équipage (cela se paye en terme de fret total et donc de nombre de lancements)

Solution médiane, on accepte de collecter et fabriquer sur place ... mais il faut des matières premières facilement accessibles (glace d'eau, glace de CO2) .... Cela se paye en terme de zone géographique (pôle), d'énergie (peu ou pas de panneaux solaires efficaces) , de froid à supporter ... (le fret total et le nombre de lancements ne doivent guère être inférieurs)

Envisager de faire cela près de l'équateur .... en cherchant à ménager la chèvre et le chou .... cela ne me convainc pas. (peut-être après plusieurs missions ? quand on sera bien rodé)

Effectivement le choix n'est guère évident à moins que l'on opte pour le nucléaire pour la base martienne ; dans ce cas le pôle nord avec son hiver assez bref devrait être le meilleur choix : on profite de cet hiver où les activités d’exploration sont suspendues pour collecter la glace carbonique et la glace d’eau et des autres périodes pour produire le méthane et le dioxygène à partir de ces réactifs.
http://www.nirgal.net/saisons.html

Henri a écrit:

Il semblerait qu'il est peut-être possible d'extraire de l'eau du sous-sol martien, si cette dernière y existe sous forme liquide ou solide. Le tout est de savoir si oui, à quelle profondeur. On sait faire des forages artésiens assez profonds aujourd'hui.
Cette possibilité simplifierait beaucoup de choses dans le débat qui occupe ce fil de discussion.

Si l'hémioxyde d'hydrogène...ou l'oxyde de dihydrogène ( soyons un peu pédant ;) ) ...ou plus brièvement H₂O est proche de la surface, il ne peut être de manière stable qu'à l'état solide sauf s'il y a une éruption brutale qui élève la pression de la vapeur d'eau qui entoure cette poche au dessus de celle de la pression du point triple de l'eau qui est de 611 Pa. http://perso.fundp.ac.be/~jpvigner/thermodynamique/page34.html

Pour avoir quelque chance de l’obtenir directement à l’état liquide , il faudrait creuser suffisamment profondément pour que la pression sous-terraine dépasse cette valeur ; il est vrai que cette pression n’est pas très élevée et rien n’empêche d’imaginer une poche d’eau comprise entre deux couches imperméables …à condition que la température y soit supérieure à 273,16 K soit 0,01°C .
Mais bon, on peut toujours sublimer la glace d’eau en injectant de la vapeur d’eau même si on doit s’attendre à un plus mauvais échange thermique entre phases gazeuse et solide qu’entre une phase gazeuse et une phase liquide ( plus question de barbotage )

L’exploitation de la glace H₂O au pôle nord devrait pouvoir se faire plus facilement entre l’équinoxe du printemps et celle d’automne lorsque cette calotte glaciaire est débarrassée de la couche superficielle de glace CO₂ .
Voir : http://www.nirgal.net/geologie.html

″La calotte résiduelle qui coiffe le pôle nord a été une cible plus facile pour les scientifiques, en partie parce que le capuchon de dioxyde de carbone qui la recouvre en hiver finit toujours par disparaître complètement. Après sa sublimation, celui-ci révèle une calotte résiduelle bien plus importante que celle du pôle sud, qui couvre une région de 1000 km2.″

On profiterait de l’hiver boréal pour exploiter la glace de CO₂
Si on veut se passer d’une centrale nucléaire comme évoqué précédemment, il faudra profiter de l’été pour, au moyen de panneaux solaires , électrolyser suffisamment d’eau pour constituer des réserves suffisantes de H₂ et O₂ pour passer l’hiver au moyen de piles à combustible

Henri a écrit:

Il semblerait qu'il est peut-être possible d'extraire de l'eau du sous-sol martien, si cette dernière y existe sous forme liquide ou solide. Le tout est de savoir si oui, à quelle profondeur. On sait faire des forages artésiens assez profonds aujourd'hui.
Cette possibilité simplifierait beaucoup de choses dans le débat qui occupe ce fil de discussion.

Pour ces possibilités d'obtenir de l'eau dans une zone équatoriale, on en saura peut-être plus avec des cartographies radar supplémentaires dans les années à venir. Mais comme l'a dit Giwa, les conditions de température et de pression ne sont pas des plus favorables.

Mais de toute façon, je vois assez mal, un premier équipage martien, arriver au sol .... et se dire ... "c'est pas tout ... on va creuser .... et si on trouve ... on pourra boire, se laver ... et surtout synthétiser le carburant pour notre retour". Déjà avec des glaces d'H20 et de CO2 facilement accessibles ... ce n'est pas dans la poche, même si on a testé les équipements de transformation, avant.

Ce qui est raisonnable dans cette optique de production in-situ, c'est d'envoyer au prélable tout le nécessaire pour faire les recherches, l'extraction puis mener à bien purification, synthèses, stockage .... AVANT l'arrivée de l'équipage (subordonnée à ce que cela ait bien fonctionné, et que les reservoirs sont pleins). Et cela demande des dispositifs robotiques perfectionnés.

Tout cela peut s'envisager ... mais comme je l'ai dit ... cela se paye.

En tout cas, on ne pourra pas envisager une telle mission sans se heurter de front avec les réalités.

Je suis persuadé que pour la toute première mission, il faudra payer le prix de tout emporter pour assurer la survie de l'équipage du jour du lancement à celui du retour auquel cas un site équatorial sera possible.

Une deuxième étape visera un site polaire avec matière première facilement accessible et production in-situ préalable à l'arrivée de l'équipage.

Puis éventuellement la même chose avec forage dans le sol pour accéder à l'eau et captage de CO2 atmosphérique sur un site équatorial.

L'addition à régler sera, dans chaque cas .... salée .....

Mais bien sûr mon opinion n'engage que moi.

C'est là qu'on revient à mes plus anciennes remarques sur les questions de propulsion avancée pour abréger la durée du voyage et donc la masse de support de vie à embarquer pour les premières missions...

Bonsoir,

montmein69 a écrit:Je suis persuadé que pour la toute première mission, il faudra payer le prix de tout emporter pour assurer la survie de l'équipage du jour du lancement à celui du retour auquel cas un site équatorial sera possible.

Je suis persuadé du contraire, ou du moins, qu'on n'amènera que l'hydrogène comme cela est suggéré dans les missions de référence de la NASA et dans les travaux de Zubrin. On exploitera le CO2 atmosphérique dont on est assuré de la présence, au contraire de l'eau du sous-sol, et on produira CH4/O2 avec comme produit secondaire de l'eau.
Le gain est tout de même énorme, car on peut produire près de 100t de CH4/O2 pour 6 tonnes d'H2 apportées.
Un gain de près de 100 tonnes, ça ne peut pas se refuser !
Voir : http://pagesperso-orange.fr/salotti/doccarburant.htm
La seule vraie question à mon avis, c'est est-ce qu'on prend le risque de fabriquer le carburant en arrivant, ou imposera t-on une mission robotique complexe pour une production achevée avant le départ de la fusée habitée ?

A+,
Argyre

Argyre a écrit:La seule vraie question à mon avis, c'est est-ce qu'on prend le risque de fabriquer le carburant en arrivant, ou imposera t-on une mission robotique complexe pour une production achevée avant le départ de la fusée habitée ?
Argyre

On me traite souvent de blonde suicidaire... mais quand même je choisirais sans hésiter la seconde option :))

Mon choix perso est le suivant : http://www.marssemidirect.com/press-kit/

Si ça marche, tant mieux. Sinon, il va falloir remettre la main à la pâte, mais au moins on aura essayé. La grosse hypothèque pesant sur ce parti-pris restant l'éventualité que le méchant astéroïde 2007 WD5 ne vienne tout chambouler entretemps... Une chance sur 23 Une chance sur 28, si j'ai bien tout compris.........

Argyre a écrit:

on n'amènera que l'hydrogène comme cela est suggéré dans les missions de référence de la NASA et dans les travaux de Zubrin. On exploitera le CO2 atmosphérique dont on est assuré de la présence, au contraire de l'eau du sous-sol, et on produira CH4/O2 avec comme produit secondaire de l'eau.
Le gain est tout de même énorme, car on peut produire près de 100t de CH4/O2 pour 6 tonnes d'H2 apportées.
Un gain de près de 100 tonnes, ça ne peut pas se refuser !

Le différentiel (le gain de masse) est probablement un peu surestimé.
Il faut tous les équipements (gamelles, tuyauteries .... réacteurs, compresseurs ...alimentation energétique) pour capter le CO2 atmosphérique, connecter les différents équipements, synthétiser, stocker etc ...)
Et le rendement d'une réaction chimique ... n'est jamais 100 % ..... Durée de vie du catalyseur ? Faut-il un équipement supplémentaire pour le régénérer ?

On ne sort pas du dilemne à mettre en balance ... quel niveau de risque est-on prêt à assumer pour l'équipage, quel prix est-on prêt à mettre ?

La seule vraie question à mon avis, c'est est-ce qu'on prend le risque de fabriquer le carburant en arrivant, ou imposera t-on une mission robotique complexe pour une production achevée avant le départ de la fusée habitée ?

Quelle réponse proposerais-tu ? En toute conscience et responsabilité des astronautes que tu fais embarquer pour ce premier voyage martien ?