Comment coloniser Mars à partir de ses ressources ?

Phenix, quelques observations :
Je suis d'accord pour la taille de la population tout en précisant "en âge et en état de procréer". Mais pourquoi celle-ci devrait elle être composée d'une "bonne proportion venue d'Afrique de l'Ouest" ?
Ensuite rien ne dit que notre espèce sera capable de se reproduire sur Mars (fécondation et gestation). Le sujet semble être tabou tant les informations sont rares.

Surt a écrit:Phenix, quelques observations :
Je suis d'accord pour la taille de la population tout en précisant "en âge et en état de procréer". Mais pourquoi celle-ci devrait elle être composée d'une "bonne proportion venue d'Afrique de l'Ouest" ?
Ensuite rien ne dit que notre espèce sera capable de se reproduire sur Mars (fécondation et gestation). Le sujet semble être tabou tant les informations sont rares.

si la reproduction est impossible sur mars, le débat est clos et sans intérêt. mais je vois pas pourquoi se serait le cas , la gravité y est plus faible mais de la a rendre la gestation impossible???? c'est vrai que c'est un sujet assez censuré, après il est sur que les évolutions physiologique entre les migrant terrestre et les premiers martien pur souche risque d’être radical.  d'un autre coté si on aller sur venus avec une gravite de 0,9g, les choses serait beaucoup plus simple.

Pour l’Afrique de l'ouest est, c'est que des études que j'ai vu (et dont je trouve pas les lien) la diversité génétique dans cette region est bien plus importante que dans le reste du monde.

L' Afrique de l'ouest était la porte d'entrée des européens lors du "commerce triangulaire" et comme les  marchands arabes venaient eux aussi dans ce coin pour les "affaires" c'est pas trop étonnant de trouver une plus grande diversité génétique. Les marins devaient se distraire avec la gente féminine locale !

oups , je me suis complètement trompé, je voulais dire afrique de l'EST et pas OUEST, coté ocean indien, c'est le berceau de l’humanité en dehors des derniers siècle, la totalité de l'humanité vivant sur les 4 autres continent est issue d'un même groupe ayant quitté l’Afrique alors que le reste des groupes sont reste la-bas. donc les kényan et tanzanien aurons surement pas mal d'opportunité dans la colonisation.

Un système de stockage de l’énergie électrique utilisant l’énergie potentielle de pesanteur....ce que font déjà les barrages hydrauliques...mais là ce sont des blocs solides que l’on monte en moyen de grues actionnées par des moteurs électriques réversibles avant de le faire redescendre pour restituer cette énergie électrique.  Certes sur Mars la gravité n’est que le tiers de celle de la Terre,mais les grues peuvent être plus grandes et donc il y a compensation.
-73877[Stockage-d-energie-:-l-invention-geniale-d-une-startup-suisse]]Futura Planète

Mais, d'où sort-on Giwa l'énergie pour monter cet échafaudage ?

Astro-notes a écrit:Mais, d'où sort-on Giwa l'énergie pour monter cet échafaudage ?

Bien sûr, ce genre d’installation ne peut être envisagé dans la première phase de la colonisation car il faut déjà disposer d’assez d’infrastructures et de centrales énergétiques.

Dans la première phase , il faudra s’en remettre à des panneaux solaires et par sécurité à des réacteurs nucléaires de ‘poche ‘ (comme ceux des sous-marins nucléaires, peut-être encore plus réduits ) et un stockage par des batteries ou des couples électrolyseurs /piles à combustibles

Bon, va pour le solaire. Donc on monte pendant la journée et on descent pendant la nuit !  :sage:

Astro-notes a écrit:Bon, va pour le solaire. Donc on monte pendant la journée et on descent pendant la nuit !  :sage:

C’était le principe aussi du Solar Impulse qui montait en altitude pendant la journée et redescendait au cours de la nuit ! ;)

déjà je me demande si se serait suffisant pour alimenté une colonie (même en mode dégradé) pendant 6 mois de tempête de sable. de plus je vois pas l’intérêt de faire des bloc de béton, pourquoi pas un sablier géant? sa éviterait une transformation énergivore de la régolite en bloc rigide.

après je me suis fait une petit réflexion. la solution idéal se serait le nucléaire, une puissance importante, permanente quelque soit l'heure ou les condition météo, et une compacité importante. le problème c'est que c'est lourd a transporté depuis la terre. mais au faite... qu'es qui est lourd a transporté? le combustible? non en rapport masse/ performance l'uranium est imbattable. se qui est lourd c'est le blindage. donc pourquoi ne pas envoyer vers mars avec un colis en uranium pur et produire le réacteur, le blindage et le convertisseur électrique avec les matériaux disponible sur mars? 
Il faudrait un haut niveau d'automatisation, autant sur terre (la préparation de la charge utile et l’intégration sur le lanceur doivent être automatisé) que sur mars (pour le chargement du combustible) mais aussi une prise de risque (il faudrait probablement une tour de sauvetage pour évité que la cu n'explose avec le lanceur) mais bon sa reglerait pas mal de probleme.

@ phenix 
bonne idée de construire sur place les réacteurs, mais tu dois quand même avoir déjà un minimum d'énergie sur place.
La Falcon Heavy serait une bonne candidate pour envoyer le combustible nucléaire.
Le problème c'est d'obtenir les autorisations pour transporter le dit combustible.
Si tu associes avec des systèmes de batteries pour limiter pics de consommations c'est du presque parfait !
Mais je pense que si c'est Musk qui dirige il va vendre ses installations solaires, ce qui d'un autre coté sera moins polluant.
Sinon il y a eu des études pour des réacteurs pour la colonisation. Il y a une conférence sur le sujet  sur you tube dans le série des conférences de la 21è  convention de la Mars Society .

Le combustible nucléaire, s’il n’a pas encore divergé dans un réacteur, ne contient pas de produits de fission et est donc  bien moins contaminant que les RTG déjà envoyés dans l’Espace.
N’apporter que le combustible nucléaire permettrait d’éviter tout le blindage et cela permettrait de faire des économies considérables sur le fret à transporter depuis la Terre.
Mais au tout début de la colonisation, il faudra transporter le tout , du moins sous forme de kit .

Bon rappel sur la physique nucléaire Giwa. Rien est moins radioactif qu'un produit destiné à la fission et qui n'a pas encore atteint le point de divergence.

Astro-notes a écrit:Bon rappel sur la physique nucléaire Giwa. Rien est moins radioactif qu'un produit destiné à la fission et qui n'a pas encore atteint le point de divergence.

Tout dépend de quoi on parle. Si c'est - par exemple - d'uranium naturel il est déjà légérement radioactif parce que l'isotope radioactif (fissile) est en faible quantité.

Mais si on veut un "combustible" il faut réaliser une opération d'enrichissement (c'est complexe) afin que le mélange ait une concentration plus importante de l'isotope fissile.
Et si c'est celui-là qu'on veut transporter .... une protection est indispensable pour transporter et manipuler.



source document irsn : https://tinyurl.com/yc3y9tgr


A contrario si on a appauvri le mélange .... la radioactivité diminue. Mais là aucun intérêt pour fournir de l'énergie.
Un exemple d'utilisation fameux d'un mélange appauvri a été la quille de PenDuick VI d'Eric Tabarly réalisée par le CEA
https://www.letelegramme.fr/ar/viewarticle1024.php?aaaammjj=20040808&article=8248939&type=ar

Une comparaison intéressante à faire est celle entre le plutonium 238 servant aux RTG et l’uranium 235 , matière fissile des réacteurs nucléaires .

Un gramme de plutonium 238 présente une radioactivité α de 633,2 GBq
Un gramme d'uranium 235 pur présente une radioactivité de 79,96 kBq.

Certes il faut se protéger de la  radioactivité de l’uranium 235 , mais elle est tout tout de même près de 1000 fois inférieure à celle du plutonium 238 servant aux RTG déjà expédiés dans l’Espace. Alors on voit mal pourquoi, on s’inquiète tant de l’uranium 235 - bien sûr si on fait attention de ne pas atteindre la masse critique - alors que déjà on n’a pris bien plus de risques avec le plutonium 238.
On peut rajouter aussi que contrairement au plutonium qui est artificiel en provenant de l’industrie nucléaire, l’uranium 235 était déjà présent bien avant que l’Homme n’existe et qu’une fois dispersé suffisamment , il n’augmente pas la radioactivité naturelle . On diminuera même cette radioactivité naturelle pour la Terre si on l’expédie vers Mars. D’accord on va diminuer le flux thermique sur notre planète et la tectonique des plaques...mais avant que l’effet soit notable, il faudra quelques milliards d’années. ;)

Les contaminations  nucléaires de Tchernobyl  et consœurs proviennent principalement de la dispersion des produits de fission formés et qui se sont accumulés pendant leur fonctionnement, et qui ont été dispersés lors des catastrophes. Plus une centrale nucléaire fonctionne longtemps, plus elle devient potentiellement contaminante.

Giwa a écrit:Une comparaison intéressante à faire est celle entre le plutonium 238 servant aux RTG et l’uranium 235 , matière fissile des réacteurs nucléaires .

Un gramme de plutonium 238 présente une radioactivité α de 633,2 GBq
Un gramme d'uranium 235 pur présente une radioactivité de 79,96 kBq.

Certes il faut se protéger de la  radioactivité de l’uranium 235 , mais elle est tout tout de même près de 1000 fois inférieure à celle du plutonium 238 servant aux RTG déjà expédiés dans l’Espace. Alors on voit mal pourquoi, on s’inquiète tant de l’uranium 235 - bien sûr si on fait attention de ne pas atteindre la masse critique - alors que déjà on n’a pris bien plus de risques avec le plutonium 238.
On peut rajouter aussi que contrairement au plutonium qui est artificiel en provenant de l’industrie nucléaire, l’uranium 235 était déjà présent bien avant que l’Homme n’existe et qu’une fois dispersé suffisamment , il n’augmente pas la radioactivité naturelle . On diminuera même cette radioactivité naturelle pour la Terre si on l’expédie vers Mars. D’accord on va diminuer le flux thermique sur notre planète et la tectonique des plaques...mais avant que l’effet soit notable, il faudra quelques milliards d’années. ;)

Les contaminations  nucléaires de Tchernobyl  et consœurs proviennent principalement de la dispersion des produits de fission formés et qui se sont accumulés pendant leur fonctionnement, et qui ont été dispersés lors des catastrophes. Plus une centrale nucléaire fonctionne longtemps, plus elle devient potentiellement contaminante.

Entre 79,96 kBq et 633,2 GBq le ratio n'est pas de 1/000 mais de l'ordre de 1/10 000 000... :D

Henri a écrit:

Giwa a écrit:Une comparaison intéressante à faire est celle entre le plutonium 238 servant aux RTG et l’uranium 235 , matière fissile des réacteurs nucléaires .

Un gramme de plutonium 238 présente une radioactivité α de 633,2 GBq
Un gramme d'uranium 235 pur présente une radioactivité de 79,96 kBq.

Certes il faut se protéger de la  radioactivité de l’uranium 235 , mais elle est tout tout de même près de 1000 fois inférieure à celle du plutonium 238 servant aux RTG déjà expédiés dans l’Espace. Alors on voit mal pourquoi, on s’inquiète tant de l’uranium 235 - bien sûr si on fait attention de ne pas atteindre la masse critique - alors que déjà on n’a pris bien plus de risques avec le plutonium 238.
On peut rajouter aussi que contrairement au plutonium qui est artificiel en provenant de l’industrie nucléaire, l’uranium 235 était déjà présent bien avant que l’Homme n’existe et qu’une fois dispersé suffisamment , il n’augmente pas la radioactivité naturelle . On diminuera même cette radioactivité naturelle pour la Terre si on l’expédie vers Mars. D’accord on va diminuer le flux thermique sur notre planète et la tectonique des plaques...mais avant que l’effet soit notable, il faudra quelques milliards d’années. ;)

Les contaminations  nucléaires de Tchernobyl  et consœurs proviennent principalement de la dispersion des produits de fission formés et qui se sont accumulés pendant leur fonctionnement, et qui ont été dispersés lors des catastrophes. Plus une centrale nucléaire fonctionne longtemps, plus elle devient potentiellement contaminante.

Entre 79,96 kBq et 633,2 GBq le ratio n'est pas de 1/000 mais de l'ordre de 1/10 000 000... :D

:oops:
Effectivement, il va falloir que je révise les multiples des unités...car entre kilo et Giga, il y a Méga...et de plus les centaines, c’est dix fois plus que les dizaines.
Mais bon, j’ai manqué de concentration car je savais depuis longtemps qu’il n’y avait pas photo entre la radioactivité des produits de fission et des éléments fissibles naturels...qui sont encore là depuis plus de quatre milliards d’années...justement parce qu’ils sont moins radioactifs.
En tout cas merci Henri pour cette rectification qui confirme encore  plus qu’il y a moins de risque à envoyer dans l’Espace un réacteur nucléaire en kit n’ayant jamais divergé qu’un RTG.

On peut faire des circonvolutions  et comparer à loisir, on ne tordra pas pour autant la réalité.
Transporter de l'uranium naturel - peu radioactif - n'aurait guère de sens. Il faudrait un dispositif d'enrichissement sur Mars; ce qui n'aurait guère de sens vu la masse du matériau, à laquelle il faut rajouter toute celle des équipements à acheminer et qu'il faudrait  faire fonctionner sur Mars .... l'usine d'enrichissement du Tricastin est située à proximité d'une centrale nucléaire qui lui fournit l'énergie pour fabriquer de l'hexafluorure d'uranium gazeux qu'on peut enrichir ensuite (diffusion gazeuse ou utilisation d'une batterie de centrifugeuses). Cela n'aurait pas de sens (je me répète   ).
Si on transporte de l'uranium enrichi (environ à 5 %) la radioactivité n'est pas anodine et sans danger. Et il ne faut avoir jamais mis les pieds dans une usine de fabrication des pastilles de combustible, qu'on empile ensuite dans les crayons (en alliage de zirconium) qui seront placés dans des matrices d'assemblage, pour le penser.
Dire que c'est moins radioactif et dangereux que du plutonium, moins que du combustible irradié est vrai, qui l'a nié ? mais dire (ou laisser penser) que l'uranium enrichi c'est anodin, pour ne pas dire "neutre" et sans danger est une erreur. Ce matériau doit être confiné et manipulé avec des précautions.
http://www.laradioactivite.com/site/pages/CombustibleNucleaire.htm
Utilisation ensuite dans des centrales même un peu miniaturisées reste aussi quelque chose de compliqué (extraction de chaleur avec du sodium fondu ? et conversion de la chaleur ensuite ? cela reste à mettre au point)

Après concernant le RTG .... il faut en posséder la technique de récupération du plutonium à partir de l'uranium qui a divergé dans les fameuses pastilles et qui contient un mélange plutôt agressif (euphémisme) de produits de fission. La France, donc l'Europe ne le fait pas. Elle en reste à fabriquer du Mox qui remplace de plus en plus les pastilles initiales contenant le "simple" uranium enrichi
Et dans les RTG (que savent fabriquer les russes et probablement les chinois) le dioxyde de plutonium requière bien sûr des précautions drastiques, mais c'est un  dispositif compact avec un ratio masse et volume/énergie fournie irremplaçable dans les sondes interplanétaires. Sur terre, seuls les russes avaient utilisé de tels dispositifs pour alimenter de petites installations (balises, phares isolés) .... sans trop se soucier de la dissémination et de leur abandon.

ces installations étaient destinées aux endroits isolés et peu accessibles, où elles fournissaient une source d'énergie très fiable, mais présentait tout de même des risques potentiels en cas d'incident ou de dégradation de ces matériels sans surveillance rapprochée. Du millier de générateurs de ce type, utilisant du fluorure de strontium SrF2, voire de titanate de strontium SrTiO3, plus aucun n'est aujourd'hui en état de fonctionner à une puissance acceptable à la suite de l'épuisement du radioisotope.

Je ne sais pas quel combustible il faudra transporter de la terre et quels seront les "générateurs" qui seront utilisés pour convertir l'énergie de fission en électricité sur Mars (si ce choix est fait), mais rien n'est anodin dans ce domaine. On connait les dangers et on sait comment gérer le "matériel neuf" et pendant sa période d'utilisation. Restera à gérer ensuite les "reliquats". Les colons auront à se dépatouiller au mieux de problèmes assez identiques à ceux qu'on rencontre sur terre.

Au début AMHA ce sera principalement la conversion photo-voltaïque qui sera utilisée. Et le transport de ces éléments en kit, sera la solution la plus simple. On ne manquera pas de surface disponible, et il y aura certainement peu d'opposants qui se plaindront d'une atteinte au paysage et à la flore et la faune indigènes :megalol:

Tout d’abord, il y a eu au début des centrales nucléaires nucléaires fonctionnant à l’uranium naturel, donc sans aucun procédé d’enrichissement. Donc à la limite , on peut se passer d’infrastructures pour l’enrichissement dans les premières phases de la colonisation.
Mais il a mieux à faire en important, depuis la Terre, de l’uranium hautement enrichi en 235 sans atteindre toutefois celui des bombes nucléaires à plus de 80%.
Pour les sous-marins nucléaires , on utilise des  taux d’enrichissement assez variables selon les pays en disposant entre 20 à 90% :https://www.cesim.fr/politique/propulsion-des-sous-marins-nucleaires-et-enjeux-en-termes-de-proliferation/
Dans les premiers temps de la colonisation, on pourrait utiliser des centrales de ce type et importer depuis la Terre de l’uranium enrichi vers 50%
Sinon pour les risques de prolifération de l’arme nucléaire qui est le véritable problème de l’uranium enrichi - et non la contamination radioactive de l’uranium 235 - il est évident que les pays maîtrisant dans le futur la technologie des voyages vers Mars seront ceux déjà capables de fabriquer des armes nucléaires...donc le problème est militaire et politique , non écologique concernant une contamination supplémentaire radioactive, nulle après dispersion ,- et en supposant que toutes les lanceurs explosent au lancement
Et au cas où quelques lanceurs réussissent à échapper à l’attraction terrestre (ça peut fonctionner parfois les fusées), on réduira la radioactivité naturelle de la planète Terre...  puisque cet uranium 235 était déjà présent avant que l’humanité existe. ;)

U naturel : 25 Bq/mg
²³⁵U enrichi à 5 % (destinés aux centrales nucléaires) : ~60 Bq/mg
²³⁵U enrichi à 90 % (qualité militaire pour explosifs ou propulsion navale) : 2500 Bq/mg
La différence n'est pas dû à la différence de période des isotopes 235 et 238 (leur rapport d'activité n'est que de l'ordre de 6) mais à la concentration différentielle en ²³⁴U (10 000 fois plus radioactif que ²³⁸U)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Uranium#Activit%C3%A9_massique

Henri a écrit:U naturel : 25 Bq/mg
²³⁵U enrichi à 5 % (destinés aux centrales nucléaires) : ~60 Bq/mg
²³⁵U enrichi à 90 % (qualité militaire pour explosifs ou propulsion navale) : 2500 Bq/mg
La différence n'est pas dû à la différence de période des isotopes 235 et 238 (leur rapport d'activité n'est que de l'ordre de 6) mais à la concentration différentielle en ²³⁴U (10 000 fois plus radioactif que ²³⁸U)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Uranium#Activit%C3%A9_massique

Merci pour ces données. Donc si je reprends la comparaison avec le plutonium 238 en me limitant à un ordre de grandeur...et avec concentration...mentale ...prenons 600 GBq/g pour ce Pu 238 soit 600 MBq/mg . Comparons à l’uranium des centrales nucléaires à 60 Bq /mg ...soit 10 millions de fois plus !
Par contre pour la motorisation navale, le rapport s’abaisse à 240 000 ce qui reste quand même important.

Giwa a écrit: il est évident que les pays maîtrisant dans le futur la technologie des voyages vers Mars seront ceux déjà capables de fabriquer des armes nucléaires...donc le problème est militaire et politique , non écologique concernant une contamination supplémentaire radioactive, nulle après dispersion ,- et en supposant que toutes les lanceurs explosent au lancement

Je ne saisis pas très bien la signification ?

Si on dit que du fait que les éléments existaient sur la Terre ... finalement en cas d'accident au décollage du lanceur (effectivement hypothèse extrême mais dont la probabilité n'est pas tout à fait nulle) il n'y aurait pas de contamination puisqu'on restitue les éléments à la Terre, serait un tantinet cocasse. A partir du "centre" de l'explosion .... la dispersion serait toute relative.
Je ne pré-suppose pas que c'était l'idée défendue ? mais cela mérite complément.

Donc prenons le cas d’un lanceur emportant une cargaison d’uranium enrichi .Cette cargaison sera quand même protégée dans une enveloppe suffisamment résistante pour que si le lanceur explose au lancement , l’on puisse récupérer cette uranium sans dispersion et par des moyen nettement plus faciles que lorsqu’il s’agit de celle du centrale nucléaire ayant fonctionné contenant beaucoup de produits de fission bien plus radioactif .
Si cette explosion a lieu au-dessus d’un océan très profond et que la cargaison ne puisse pas être récupérée rapidement, elle diffusera lentement cet uranium si l’enveloppe est fissurée et l’élévation locale de la radioactivité restera  faible jusqu’à s’estomper.

Mais je ne comprends pas les antinucléaires qui n’ont pas protester plus vigoureusement lors du départ vers Mars du rover Curiosity ou de la sonde New Horizons contenant des RTG au plutonium 238 .Quels risques , on a pris...mais c’était pour la Science pure.

La science qui finira par faire "boum"

Il est difficile de ne pas se rappeler que le programme Apollo n'a réussi que grâce à une centaine de savants ex-nazis et que l'espace a aussi été l'un des lieux de "la guerre froide" entre les USA et l'URSS.  8-)

Giwa a écrit:Donc prenons le cas d’un lanceur emportant une cargaison d’uranium enrichi .Cette cargaison sera quand même protégée dans une enveloppe suffisamment résistante pour que si le lanceur explose au lancement , l’on puisse récupérer cette uranium sans dispersion et par des moyen nettement plus faciles que lorsqu’il s’agit de celle du centrale  nucléaire ayant fonctionné contenant beaucoup de produits de fission bien plus radioactif .
Si cette explosion a lieu au-dessus d’un océan très profond et que la cargaison ne puisse pas être récupérée rapidement, elle diffusera lentement cet uranium si l’enveloppe est fissurée et l’élévation locale de la radioactivité restera  faible jusqu’à s’estomper.

Mais je ne comprends pas les antinucléaires qui n’ont pas protester plus vigoureusement lors du départ vers Mars du rover Curiosity ou de la sonde New Horizons contenant des RTG au plutonium 238 .Quels risques , on a pris...mais c’était pour la Science pure.

si on est capable de construire une centrale nucléaire sur mars avec le matériel martien (donc grosse avance technologie) , on peut se contenté d'une faible masse d'uranium enrichie civilement (10%). on peut imaginé un atelier de préparation de charge utile et d'encapsulage automatisé (ou avec un niveau d'isolement similaire au procédé de chargement d'une centrale nucléaire) puis mettre une sur-coiffe isolante des radiation pour permettre une intégration et une préparation au lancement de façon sécurisé. la sur-coiffe pourrait être déposé une fois tout le personnel éloigné.
de plus rien n’empêche d'installé une tour de sauvetage pour extraire le colis d'uranium en cas d'explosion au remplissage ou au début du lancement, et des parachutes pour qu'il conserve sont intégrité a l’atterrissage ou amerrissage.  

katalpa a écrit:La science qui finira par faire "boum"

Il est difficile de ne pas se rappeler que le programme Apollo n'a réussi que grâce à une centaine de savants ex-nazis et que l'espace a aussi été l'un des lieux de "la guerre froide" entre les USA et l'URSS.  8-)

quel rapport entre une réacteur nucléaire isru et un nazi?

Peut-être que Katalpa voulait dire que tout n'est pas forcément romantique dans cette douloureuse et grandiose histoire.