Quelle pression d'air pour la future base martienne ?

Bonjour,

Quelle serait la composition idéale de l'air et avec quelles pressions partielles pour une mission habitée de longue durée sur Mars (ou la Lune, car je pense que ce serait probablement pareil) ?
Quelques données complémentaires :
Dans l'ISS, la pression est celle de la Terre. Cependant, ce choix est critiquable, car pour une EVA, il faut une pré-respiration de plusieurs heures avant de revêtir la combinaison spatiale qui fournit une pression de près de 300 mb avec presque que de l'O2, le reste étant CO2 et  H2O.
Sur plusieurs sites et dans des articles techniques, il est suggéré que la meilleure solution serait celle de Skylab, avec 340 mb, dont 70%O2 30%N2 (ou un peu moins si on tient compte de CO2 et H2O). Cela permettrait d'enfiler la combinaison spatiale sans pré-respiration.
Cependant, on pourrait sans doute réduire encore le taux d'azote, mais jusqu'à combien ? Curieusement, la question ne semble pas tranchée. Il est connu que les atmosphères trop riches en O2 sont plus risquées du point de vue inflammabilité. Apollo 1 a été un traumatisme, mais rappelons tout de même qu'après avoir remis de l'azote, la NASA est revenue sur sa décision et les missions lunaires se sont faites en environnement 100% O2 avec toutefois une pression 3 fois moindre (alors que pour l'accident d'Apollo1, c'était sous 1Atm), 350mb (merci au site d'Apolloman). En environnement à forte concentration d'O2, la recommandation est d'utiliser des matériaux peu inflammables, mais l'acceptabilité n'est pas claire. Peut-on systématiquement exploiter de tels matériaux pour tous les usages ? Et quel est le vrai risque ? Le papier est inflammable, mais le risque est acceptable si on ne met pas du papier partout !
Autre problème, la toxicité de l'O2 sur le long terme. Il semble que ce ne soit pas toxique tant qu'on n'augmente pas la pression partielle d'O2. Ici, ce n'est pas ce qu'on cherche, on veut juste réduire le taux de N2.
Bref, peut-on envisager un habitat avec 100% O2 (ou presque car il faut humidifier un peu) comme dans le cas des missions Apollo, avec peut-être moins de 340 mb d'O2 pour éviter la toxicité long terme de l'O2 ? Ou rajouter 10% N2 ?
Donc par exemple :
1) Cas extrême :
250 mb O2
0 mb N2
Total 250 mb

2) Cas intermédiaire :
250 mb O2
25 mb N2
Total 275 mb

3) Skylab
240 mb O2
100 mb N2
Total 340 mb

Qui peut m'aider sur cette question technique ?

Argyre

Pour alimenter la réflexion, la Mars Sociaty a une vidéo sur un appareil respiratoire dérivé de ceux des plongeurs de combat(captation du CO² et oxygène en circuit avec compensation depuis une bouteille).
Sinon plus pertinent serait plutôt d'avoir une pression voisine de celle des hauts plateaux andins ou tibétains. L'organisme s'adapte en augmentant le nombre de globules rouges

rajout:
La pression est d'environ 500 mm de mercure à 4 000m (lac Titicaca) pour le mélange on peut s'inspirer des plongeurs profonds genre Nitrox ou Trimix

En tant qu'ingé structure je me doit de rajouter un critère de sélection , la masse de l'habitat. Plus on diminue la pression, plus on diminue les contraintes sur la coque et plus on peut l'alléger.
Donc si je reste purement dans mon rôle, je dirait que le top c'est pression minimum 100% O2 pour alléger l'habitat. Mais j'ai toujours entendu dire que l’oxygéne pure était (en plus d’être dangereux) toxique sur le long termes, donc il serait préférable d'avoir un atmosphère proche de celui de la terre pour pas prendre de risque. on peut toujours augmenter "l'altitude pression" (comme dans un avion de ligne) pour diminuer les contraintes structurelles, mais évitons de taper au dessus des 3000 a 4000m.

Par contre , je suis pas sûr que la préparation au EVA soit un critère majeur, la majorité des habitants de la base ne sortirons pas tout les jours, et plus la base (puis la colonie) sera grande, moins il y a de personne qui seront amener a le faire. On peut toujours imaginer que les Rover soit pressurisé en 100% O2 pour gagner du temps a chaque arrêt. Apres on peut diminuer la pression dans les parties techniques afin qu'une équipe de mécanicien soit toujours prés a sortir rapidement. 

PS: on a pas se genre de problème sur Venus , vu qu'en altitude, on a la même pression que sur terre, une simple toile de tente étanche (recouverte de téflon pour l'acide) sert de structure et une simple combinaison étanche avec un apport d’oxygéne( type tenu NBC a alimentation autonome) suffit a faire une balade dans les nuage (pour la surface , c'est une autre histoire)

Argyre a écrit:Dans l'ISS, la pression est celle de la Terre. Cependant, ce choix est critiquable, car pour une EVA, il faut une pré-respiration de plusieurs heures avant de revêtir la combinaison spatiale qui fournit une pression de près de 300 mb avec presque que de l'O2, le reste étant CO2 et  H2O.

Intéressant, je ne savais pas qu'on avait réduit à ce point la pression dans les scaphandres. Il est vrai que ça limite grandement l'effet bibendum ou ballon de baudruche ce qui facilite les mouvements.

Selon moi, réduire trop la pression dans l'habitat risque de provoquer de graves problèmes de désydratation et de dessèchement des muqueuses car l'eau a tendance à s'évaporer beaucoup plus rapidement sous basse pression.
J'aurais tendance à opter pour 0,5 bar avec 40 % d'oxygène et 60% d'azote. Ce qui correspond grosso modo à la pression sur les hauts plateaux des Andes ou du Tibet mais avec une pression partielle d'oxygène plus élevée.
On pourrait aussi envisager de réduire un peu la pression partielle d'oxygène (moins de 0,2 bar) ce qui obligerait l'oganisme à s'adapter en fabricant plus de globules rouges. En cas d'urgence, on pourrait remonter la pression partielle d'oxygène à 0,2 bar pour booster les performances physiques des astronautes. C'est une des techniques d'entrainement des athlètes.

Avec un habitat à 0,5 bar, je pense qu'on pourrait passer au 0,3 bar des combinaisons en quelques de minutes au lieu de plusieurs heures. Comme je suis plongeur autonome, je compare avec les temps de désaturations pratiqués en plongée. C'est comme si un plongeur passait plusieurs jours à 10 m de profondeur et remontait à la surface. Il lui faudrait moins de 10 minute pour passer d'une pression à l'autre sans aucun danger.
En comparaison, avec un habitat à 1 bar et une combinaison à 0,3 bar c'est comme si le plongeur vivait à 23m (3,33 bars) et remontait à la surface. Il lui faudrait effectivement plusieurs heures pour passer de 3,33 bars à 1 bar en toute sécurité.

Argyre a écrit:Bonjour,

(...)

Qui peut m'aider sur cette question technique ?

Argyre

Oooooh, ça fleure bon la préparation du tome 2, là, ou je me trompe ? :D

Pourquoi ne pas recruter des andins ou des thibetains pour les missions martiennes sous pression réduite car ils seraient  génétiquement mieux adaptés ? 
Certes pour les athlètes, on utilise des séjours en altitude pour augmenter leur taux en globules rouges et augmenter leurs performances par une meilleure oxygènation en plaine, mais est-ce sans aucune conséquence indésirable ? N’y-a-t-il pas alors une augmentation de la viscosité du sang qui oblige à un travail accru du cœur ?

Avec un taux de globule rouge trop élevé il y a une surcharge cardiaques et un risque acru d avc. Beaucoup de cycliste professionnel  (meme non dope, on peut augmenter naturellement sont taux de globile rouge ) sont obligés de se lever la nuit pour marcher afin de faire circuler le sang trop chargée  en globule rouge.

Je n'ai pas osé rappeler l’épisode des cyclistes de l'équipe Festina qui dopés à l'EPO étaient contraints de faire des exercices la nuit pour que leur rythme cardiaque ne descende pas trop bas.
On peut augmenter naturellement et raisonnablement le nombre de ses globules rouges sans risquer un épaississement du sang mais là on tombe carrément dans le hors sujet.

Mon idée, c'est juste d'augmenter un peu le taux d'hématies des astronautes pour leur donner une réserve de performance en cas de besoin. En environnement hostile, ça peut toujours servir.

Giwa a écrit:Pourquoi ne pas recruter des andins ou des thibetains pour les missions martiennes sous pression réduite car ils seraient  génétiquement mieux adaptés ? 
Certes pour les athlètes, on utilise des séjours en altitude pour augmenter leur taux en globules rouges et augmenter leurs performances par une meilleure oxygènation en plaine, mais est-ce sans aucune conséquence indésirable ? N’y-a-t-il pas alors une augmentation de la viscosité du sang qui oblige à un travail accru du cœur ?

j'ai entendu dire que les peuples autoctones des Andes avaient un "mix" sanguin légèrement différant du "mix" standard grâce a l’Évolution

un parisien à ~7 litres de sang dont ~1 litre de globules rouges ; un héritier des incas se serait plutôt ~8 litres de sang dont ~2 litres de globules rouge (qui serait plus efficace en plus)
et comme c'est grâce a l’Évolution, leur organisme c'est totalement adapté a cet état (surproduction naturelle d'EPO, épaississement du sang .....)

Bonjour,
Pour répondre à la question de la pression minimale à laquelle un être humain peut vivre, il y a plusieurs facteurs à prendre en compte, comme précisés plus haut.

1er point : la toxicité de l'oxygène.
Après quelques recherches, il semble que la toxicité de l'o2 n'apparaît qu'à partir d'une certaine pression partielle (Pp) d'o2, à savoir 0,5bar (effet Lorrain Smith, et page 3 [url=http://www.mapar.org/article/1/Communication MAPAR/wytjz94u/L%E2%80%99oxyg%C3%A8ne en R%C3%A9animation.pdf]de ce document[/url])

donc, j'en conclue que pour tout habitat ayant une pression inférieure à 0,5 bar, un taux de 100% d'O2 d'engendrerait pas de toxicité

2ème point : L'humidité de l'air

Contrairement à ce qu'on pourrait croire, à partir du moment où la pression est supérieure à la pression de vapeur de l'eau, la concentration d'H2O dans l'air ne prend pas en compte la pression de l'air : elle dépend uniquement de la température.
Chez soi, il est recommandé d'avoir un taux d'humidité de 50%. Pour une température de 20°C, cela représente une concentration de 8,7 g d'H2O pour 1m3 d'air (dans Humidité Absolue). (Grâce à cette calculette, on peut voir qu'il ne faut pas que l'habitat descende en dessous d'une température de 9°C, sinon la condensation va commencer à se faire, et que cette valeur représente une Pp H2O de 12 mBar).
Néanmoins, comme dis dans un précédent poste, une pression plus faible va engendrer plus d'évaporation d'eau du corps humain : en augmentant l'humidité (en passant à 65%, le maximum recommandé par exemple, soit 11 g/m3, 15 mBar de Pp et 13°C au minimum) on diminuera cet effet, mais je ne sais pas dans quelle mesure. Au pire, ils boiront plus souvent .

3ème point : Limite basse de pression pour le corps humain

La pression minimale à laquelle peut survivre le corps humain (si on oublie le manque d'oxygène) est de 0,0618 atm (limite Armstrong).
Si on prend en compte l'O2, avec 21% à 1bar, on peut donc diminuer la pression à environ 225 mbar avec 100% d'O2 (et l'humidité qui va bien). (On peut même descendre à 130mbar si on veut flirter avec les limites de l'hypoxie, mais on va partir du principe que n'importe quel quidam peut vivre dans cet habitat).

4ème point : le risque d'incendie

sur ce sujet, je n'ai rien trouvé.

Si on part sur un air de 30% Azote et 70% d'oxygène, on aurait alors 210mBar de PpO2 plus 90mBar de PpN2 plus 15 mBar de PpH2O, soit 315mBar de pression dans l'habitat. Et pour simplifier les procédures de d'EVA, je garderais le même fluide pour les combinaisons, ce qui permettrait d'enfiler simplement une combi, et d'avoir juste les quelques minutes de sas de compression/ décompression. (Par ailleurs, avec une Ppo2 de 210mBar, la question de la toxicité de l'O2 ne se pose pas, car c'est la même Pp que nous respirons en ce moment).

J'espère que ces quelques détails t'auront aidé, et bien entendu j'ai pu faire des erreurs, ou me renseigner sur de mauvais site.

très intéressante toutes c'est info.

petite question, imaginons que l'ont puis crée une combinaison spatial avec un casque pressurisé a 1 atm 20%O2, une barrière étanche au niveau du cou (qui n’étrangle pas l’astronaute) , et le reste de la combinaison a 0,1 atm. Que se passerait il?  l’astronaute aurait du mal a expirer car la pression dans ses poumons est plus forte que sur sont torse. Mais y aurait-il besoin de palier de décompression? sinon sa permettrait de pressurisé l'habitat a 1 bar.

phenix a écrit:très intéressante toutes c'est info.

petite question, imaginons que l'ont puis crée une combinaison spatial avec un casque pressurisé a 1 atm 20%O2, une barrière étanche au niveau du cou (qui n’étrangle pas l’astronaute) , et le reste de la combinaison a 0,1 atm. Que se passerait il?  l’astronaute aurait du mal a expirer car la pression dans ses poumons est plus forte que sur sont torse. Mais y aurait-il besoin de palier de décompression? sinon sa permettrait de pressurisé l'habitat a 1 bar.

Les poumons de cet astronaute se gonfleraient en  brisant la cage thoracique et en repoussant toutes ses viscères en les écrasant contre la combinaison. Même si cette combinaison ne cède pas, ce serait horrible !

phenix a écrit:très intéressante toutes c'est info.

petite question, imaginons que l'ont puis crée une combinaison spatial avec un casque pressurisé a 1 atm 20%O2, une barrière étanche au niveau du cou (qui n’étrangle pas l’astronaute) , et le reste de la combinaison a 0,1 atm. Que se passerait il?  l’astronaute aurait du mal a expirer car la pression dans ses poumons est plus forte que sur sont torse. Mais y aurait-il besoin de palier de décompression? sinon sa permettrait de pressurisé l'habitat a 1 bar.

En cours de plongée sous-marine, on nous a fait tester une expérience, celle du "ninja sous l'eau qui respire avec un roseau" :
On nous a donné une paille, et on est descendu à 1 mètre allongé sous l'eau, ensuite on a essayé de respirer, résultat : c'est très dur.
Ensuite on est descendu à 2 mètres : c'est impossible.

Donc, avec juste une différence de 0,2 bar, les muscles permettant de respirer sont incapables de travailler. Mais dans ton exemple c'est encore pire, car la pression est inverse : Or, les muscles d'expiration sont plus faibles que ceux d'inspiration, car au quotidien la gravité les aides. Aussi je pense que même avec une différence de 0,1 bar ce serait sans doute impossible, en tout cas invivable en quelques minutes, l'effort étant trop important.

Concernant le risque d'incendie, je ne sais pas ce qui entre en compte dans la capacité de nuisance d'un feu, entre un pourcentage élevé d'O2 dans l'air, ou bien une augmentation de la PpO2 :

C'est à dire, est-ce qu'un feu dans une atmosphère de 100%O2 mais d'une pression de 210 mBar est du même gabarit qu'un feu dans notre environnement quotidien (c'est la PpO2 qui est importante), ou bien sera-t-il plus puissant? (c'est le % qui est important).

C est bien se que je me disait mais comme sa se passe dans un avion de chasse? Le cockpit n est pas pressurisé( sinon accident de décompression a l éjection) leur combinaison non plus (on voit leur peau a plusieurs endroit) pourtant des qu' il intercepte un avion de ligne en détresse il evolue dans une pression très faible sans avoir le temps de faie des palier.


Question supplémentaire: imaginons que au lieu de pressurisé juste la tête a 1bar on prenez un combinaison rigide pressurisé a 1 bar de la tête au hanche(plus de problème de respiration ) et qu' on installe des barrières étanche au niveau des épaules et des cuisses pour pressurisé les membre a 0,1 bar pour leur faire gagner en souplesse.  Le sang devrait être attiré vers les membres donc le coeur travailleraient  plus (un peu ? Beaucoup?  Trop? ) . Des bulles d azote pourrait se former dans les mains mais serait  recomprimer avant d attendant le cerveau ou le coeur.  Donc sa pourrait marcher ou non?

Dans l'article wikipédia Limite Armstrong, il est précisé, je cite :
"La limite Armstrong ne marque pas l'altitude à laquelle il est nécessaire de porter une combinaison pressurisée. Une telle combinaison est nécessaire à partir d'une altitude de 15 000 m pour permettre à un pilote entrainé et expérimenté de piloter un avion en sécurité dans une cabine non pressurisée."

Donc, les pilotes de chasse ont une combinaison pressurisée.

Enfin, il faut aussi comprendre que les bulles d'azote n'apparaissent pas que dans le sang, mais aussi dans tous les tissus mous (peau, muscle, moelle épinière, articulation, etc...) donc, dans tous les cas, tu vas avoir des problèmes.
En fait, c'est comme si tu faisais une succion de taille énorme : le sang va être attiré, un hématome va se former à cause de la rupture des capillaires, entrainant une hémorragie. Vois ce que tu peux faire juste avec la succion de la bouche sur ta main, et là le différentiel de pression n'est pas énorme.

Dans le cas que tu présentes, ce serait probablement mortelle, avec des hémorragies massives.

Pour vivre sur Mars ... il faut être sacrément gonflé  

montmein69 a écrit:Pour vivre sur Mars ... il faut être sacrément gonflé  

:megalol: Bon sang, c’est bien sûr ! C’est les lapins crétins qu’il nous faut pour tester ces scaphandres à pression différentielle.

En tout cas, on ne va pas mettre une valve dans la trachée pour maintenir la différence de pression entre la tête et le reste du corps...et de toute manière le pourcentage moyen en eau des humains étant de 65%, la pression hydrostatique s’y transmet de la tête aux pieds.

Merci pour toutes ces interventions.
Quelques données complémentaires, issues de "GUIDELINES AND CAPABILITIES FOR DESIGNING HUMAN  MISSIONS" de la NASA :
D'abord, ce qui compte, c'est la pression en O2 au niveau des bronches. Ainsi, alors que 212 mb de O2 correspondent à la pression normale pour respirer au niveau de la mer (1013 mb au total donc), il faut 255 mb d'O2 si on a 100% d'O2 (tableau page 55).
C'est la pression normale, donc ce n'est pas le minimum et on est loin du maximum également, c'est simplement une valeur qu'on pourrait qualifier de confortable.
Si on ajoute 12 mbar d'H2O comme proposé par rika51, on arrive à 267 mb.
Ensuite, on peut discuter de la pertinence de ce choix du point de vue du contrôle système et du point de vue des usages. Or, il y a quelques inconvénients notoires :
- en cas de pratique sportive, il faut bien aérer/ventiler pour éviter que le taux de CO2 soit trop important localement et que le taux d'O2 soit trop faible, également localement. Un taux supérieur d'O2 permettrait de réduire les besoins de ventilation et la pratique sportive pourrait être plus confortable.
- plus la pression est basse, plus il faut ventiler pour répartir la chaleur (je n'ai pas très bien compris pourquoi, mais il semble que ce ne soit pas négligeable, car il est indiqué que si la pression est trois fois moindre, il faut tripler la consommation énergétique des ventilos ...)
- en cas de dépressurisation, plus la pression est faible, plus la marge est étroite avant l'hypoxie.
Sachant que la toxicité de l'O2 ne commencerait qu'à partir de 500 mb, il ne semble pas y avoir de contrindication à augmenter la pression en O2.
En fin de compte, on en est à se demander si on ne pourrait pas avoir exactement le même mélange et la même pression, dans l'habitat et dans les scaphandres !
Avec ça, il y a quand même un autre aspect du problème qui n'a pas été discuté, c'est l'adéquation de cet air avec celui qu'on mettrait dans d'éventuelles serres. Autant le dire tout de suite, il serait aberrant d'avoir un air différent, sauf si on veut se compliquer énormément la vie. La bonne nouvelle, c'est que les plantes ont moins de contraintes que nous concernant l'O2. Evidemment, il leur faut un peu de CO2, mais cela n'excède pas 1 mb, donc ça le fait. Pour ce qui concerne l'azote, elles en ont besoin, mais on peut leur procurer par le sol avec de l'engrais. Le souci, c'est que les organismes qui produisent habituellement des nitrates, eux ont besoin de l'azote de l'air. La question qui en découle est donc : quel cycle envisager pour l'azote, avec ou sans azote dans l'air ...
Ou alors, soyons pragmatiques, on peut accepter entre 0 et quelques mb d'azote, sans avoir à contrôler son taux exact ...


Concernant l'inflammabilité, pour une pression partielle d'O2 donnée, il vaut mieux une pression totale supérieure, donc ajouter un gaz neutre. Toutefois, bien évidemment, c'est mieux dans tous les cas avec moins d'O2. Typiquement, pour Apollo 1, si on avait eu une pression partielle de 300 mb au lieu de 1000 mb, il est probable que le feu n'aurait pas pris ou qu'on aurait pu l'arrêter, c'est pour ça que les missions Apollo se sont déroulées dans ces conditions, jugées acceptables.

Et le fait que les bases martiennes ou lunaires devront être enterrées pour se protéger des rayonnement solaires et cosmiques, cele joue-t-il un rôle dans la pression d'air?

Argyre a écrit:Or, il y a quelques inconvénients notoires :
- en cas de pratique sportive, il faut bien aérer/ventiler pour éviter que le taux de CO2 soit trop important localement et que le taux d'O2 soit trop faible, également localement. Un taux supérieur d'O2 permettrait de réduire les besoins de ventilation et la pratique sportive pourrait être plus confortable.
- plus la pression est basse, plus il faut ventiler pour répartir la chaleur (je n'ai pas très bien compris pourquoi, mais il semble que ce ne soit pas négligeable, car il est indiqué que si la pression est trois fois moindre, il faut tripler la consommation énergétique des ventilos ...)

La conductivité thermique des gaz est proportionnelle à la pression. C’est bien cette propriété qui est utilisée dans les vases Dewar pour isoler thermiquement l’intérieur de l’extérieur avec le vide à l’intérieur de la double paroi. 
D’où la nécessité aussi de radiateurs importants sur la station spatiale.
Donc on n’aura pas trop à craindre les basses températures martiennes et les astronautes risquent plutôt le coup de chaud par forte activité.
Un peu d’hélium augmenterait cette conductivité thermique ce qui est d’ailleurs un inconvénient lors des plongées profondes avec l’hélox, les scaphandriers ayant froid en dessous de 34ºC

Spaceman a écrit:Et le fait que les bases martiennes ou lunaires devront être enterrées pour se protéger des rayonnement solaires et cosmiques, cele joue-t-il un rôle dans la pression d'air?

Oui, bien sûr. En fait il y a 2 choses :
Plus la différence de pression est importante avec l'extérieur, plus  il faut enterrer les fondations et "peser" sur la structure pour éviter qu'elle n'éclate. Et cette force n'est pas négligeable du tout : à 1000 mb, on a une force de 10 tonnes sur chaque mètre carré, et à 300 mb, on a une force de 3 tonnes sur chaque mètre carré ! De plus, l'imperméabilité 0 n'existe pas. Pour l'ISS par exemple, dans les spécifications techniques, on ne cherche pas à réduire à 0 les pertes gazeuses, on cherche seulement à les limiter en-deçà d'un seuil d'échappement par unité de temps. Or, plus la pression est faible, plus les pertes sont faibles.
Concernant les radiations, augmenter la pression n'a pratiquement aucun effet protecteur. En ce qui concerne la pression exercée par d'éventuelles couches de régolite placées au-dessus de l'habitat, normalement, cela ne doit pas impacter la pression interne. En fait, si, il y a une force exercée sur les matériaux qui implique une réduction du volume de la base, tout comme un sous-marin qui descend de quelques dizaines de mètres voit son volume être légèrement réduit. Une (petite) réduction de volume a un impact sur la pression, mais cette réduction est limitée et on peut ensuite réguler la pression comme on veut.

Argyre a écrit:

Spaceman a écrit:Et le fait que les bases martiennes ou lunaires devront être enterrées pour se protéger des rayonnement solaires et cosmiques, cele joue-t-il un rôle dans la pression d'air?

Oui, bien sûr. En fait il y a 2 choses :
Plus la différence de pression est importante avec l'extérieur, plus  il faut enterrer les fondations et "peser" sur la structure pour éviter qu'elle n'éclate. Et cette force n'est pas négligeable du tout : à 1000 mb, on a une force de 10 tonnes sur chaque mètre carré, et à 300 mb, on a une force de 3 tonnes sur chaque mètre carré ! De plus, l'imperméabilité 0 n'existe pas. Pour l'ISS par exemple, dans les spécifications techniques, on ne cherche pas à réduire à 0 les pertes gazeuses, on cherche seulement à les limiter en-deçà d'un seuil d'échappement par unité de temps. Or, plus la pression est faible, plus les pertes sont faibles.
Concernant les radiations, augmenter la pression n'a pratiquement aucun effet protecteur. En ce qui concerne la pression exercée par d'éventuelles couches de régolite placées au-dessus de l'habitat, normalement, cela ne doit pas impacter la pression interne. En fait, si, il y a une force exercée sur les matériaux qui implique une réduction du volume de la base, tout comme un sous-marin qui descend de quelques dizaines de mètres voit son volume être légèrement réduit. Une (petite) réduction de volume a un impact sur la pression, mais cette réduction est limitée et on peut ensuite réguler la pression comme on veut.

Donc sous une pression de 300 mb , en prenant une densité moyenne du sol de 2 et une gravité de 0,37 g, il faudrait en mètre s’enfouir à une profondeur de 10X0,3/(0,37X2) soit 4 m pour équilibrer la pression interne

Concernant le CO2, il est intéressant de noter plus son taux est important, plus le rendement des plantes sera augmenté.
Mais, au-delà d'un certain seuil (1300 ppm), le CO2 atteint un point de saturation.
Sachant que 340ppm représent 0,03% de l'atmosphère, donc 0,3 mbar, pour atteindre l'équivalent de 1300 ppm, il faut dont 1,15 mbar de CO2 dans l'air (ce qui confirme les données d'Argyle).
Dans le document fourni par Argyle, on peut voir page 55 que le taux de Co2 maximal sans incidence sur le corps humain est de 3mm de mercure, soit 4mbar. On est en dessous, donc il n'y a pas de problème.

Toujours concernant les plantes, le taux d'humidité de 50% est le minimum  pour eux (le taux conseillé est de 50 à 70%).
Enfin, pour l'azote, seules certaines plantes dont des légumineux ont des bactéries (les rhizobiums) ayant besoin de l'azote dans l'air. Mais ces plantes non pas besoin de ces bactéries pour vivre. La plante peut recourir au système classique racinaire. Il n'y a donc d'un point de vue biologique, pas d'intérêt à l'azote.
Toujours dans le document d'Argyre page 55. Il est indiqué que c'est bien la PpO2 qui importe, mais que, pour plus de sécurité, il convient de baisser la concentration en O2 (le %). On peut donc utiliser l'azote comme complément, pour obtenir la même pression que dans les combinaisons spatiales.
sachant que ces dernières ont une pression de 296 mbar (pour l'EMU), on aurait donc une atmosphère composée de :
255 mbar d'O2, 12mbar d'H2O, 1,15 mbar de CO2, et 27,85 mbar de N2 (soit 86,1% d'O2, 9,4% de N2, 4% de H2O et 0,4% de CO2).
On peut varier l'azote si on veut  augmenter la pression pour plus de sécurité en cas de décompression impromptue.

Concernant le contre-balancement de la pression par de la roche au-dessus de l'habitat, je garderais malgré tout une tension suffisante sur l'habitat, car, si on équilibre les forces, en cas de décompression, l'habitat va imploser littéralement sans aucune chance pour les habitants.

Il faut garder un coefficient de sécurité, et je pense que 2 est le minimum.

Giwa a écrit:Donc sous une pression de 300 mb , en prenant une densité moyenne du sol de 2 et une gravité de 0,37 g, il faudrait en mètre s’enfouir à une profondeur de 10X0,3/(0,37X2) soit 4 m pour équilibrer la pression interne

Effectivement. Mais souhaite-t-on vraiment équilibrer la pression interne ?
L'avantage serait de réduire théoriquement les tensions sur la structure de l'habitat. Toutefois, il faudrait pour cela que les roches soient sous forme de poudre ou de sable, et non pas sous forme de rochers, sinon, ce sont les rochers qui vont encaisser la pression, avec le risque de localiser celle-ci en dessous sur quelques points d'appui et pas sur toute la surface.
Imaginez par exemple une grosse boule de plusieurs dizaines de tonnes reposant sur 1 point, et ce point en contact avec le haut de la structure de l'habitat enterré .... je ne voudrais pas être en dessous. Evidemment, on pourrait prendre des cailloux et pas un gros rocher tout rond, mais il y a malgré tout un risque que la couche de cailloux repose un peu plus sur certains appuis plutôt que sur d'autres, ce qui fait qu'en certains endroits la pression serait insuffisante par rapport à la pression interne et elle serait trop forte à d'autres endroits. Bref, à mon sens, la structure doit être assez solide pour encaisser la pression interne et il n'y a aucune raison d'ajouter au-dessus des mètres de régolite, sauf éventuellement pour se protéger un peu plus des radiations.
Ceci étant dit, pour tenir la structure ancrée au sol sans placer au-dessus quoi que ce soit (ou de manière négligeable), il y a plusieurs options :
1) On peut enterrer les fondations de manière assez profonde (les fameux 4 mètres), en ajoutant une attache latérale pour empêcher les murs de glisser vers le haut. Il faudrait cependant faire très attention, car les vibrations et les chocs pourraient progressivement faire apparaitre des failles dans le sol, augmentant à nouveau  les risques de soulèvement. Pour parer à ces difficultés, le plus simple est de prendre de bonnes marges, par exemple 2 mètres de profondeur en plus et des attaches multiples et très profondes (et un terrain propice, pas de sable ou d'empilement de petits cailloux).
2) On peut choisir une structure qui enveloppe totalement l'habitat et qui est indéformable dans toutes les directions. Ainsi la structure encaisse toute la pression et même sans fondation, ça ne pourrait pas éclater. Dans ce cas, même sur le sable et sans fondation, la structure pourrait résister. C'est le cas d'un module habitable spatial classique ! Si on posait par exemple Colombus sur le sol martien, ça marcherait.

@ Argyre
Tu peux aussi imaginer une structure construite façon tunnel avec des voussoirs fabriqués à partir de roches fondues et assemblés suivant les besoins pour tous types de bâtiments: du garage ouvert à la salle de réunion.
On pense souvent que la seule forme est un cylindre, hors on peut créer des dômes, des demis cylindres avec un sol en crochet permettant de caler les voussoirs à l'intérieur. Ce sol peut être fait sur place ou créer comme les voussoirs et être ainsi facilement déplaçable!

La pression devient ainsi moins pénalisante et la charge sur le dessus ne pose plus de gros problèmes.


Pour moi, la couverture des habitats par du régolite me parait essentielle pour arrêter les micro-météorites (plus gros c'est sans espoir).

Disons que jusque la taille d'une balle de tennis, une couche de remblai peut arrêter le projectile.



Pour les chutes plus importantes je ne suis pas certain que l'on puisse s'en protéger!