Petite réflexion a propos d'une colonie sur Cérès

Bonjour


Dans le cadre d’une réflexion entre amis, on est en train de faire un jeu de plateau sur les guerres spatiales dans les prochains siècles (basé uniquement sur les technologies existante ou en cours de développement mais a une échelle démesuré et avec un coup d’arrêt volontaire sur l’informatique). Pour info, oublier les X wing, ça ressemble bien plus à un duel de char en 3D et a quelque centaine de mètre. En tout cas, ça m’a poussé à réfléchir à la colonisation du système solaire et à faire quelque plan de base sur différente planète. Vous avez déjà la vision d’une colonie vénusienne ici, je risque de rapidement vous présentez les colonies lunaire ou mercurien (très similaire) mais aujourd’hui, on part pour Cérès. 
 


generalité


Donc Cérès est le plus gros astéroïde de la ceinture situé entre Mars et Jupiter. La lumières solaire y est 8 fois inférieur à ce qu’on connaît sur Terre et la gravité 30 fois moins forte. L’atmosphère est extrêmement tenu (un peu de vapeur d’eau) et la croute (constellé de cratère) est constituer de roche carboné et hydraté car l’astre est riche en eau. Sous cette croute, il pourrait même y avoir des océans d’eau liquide (si très minéralisé) ou solide.


Dans notre scénario, Cérès a était colonisé pour deux raisons. Premièrement, c’est le grenier du système solaire, elle envoi eau et nourriture au différente mine sur les astéroïdes ferreux (Dans notre scénario, on ne voulait pas se compliqué la vie avec une progression de l’intelligence artificiel, donc il y a eu une guerre entre IA qui a tout détraqué et l’informatique est reste au niveau de ce qu’on a aujourd’hui, donc il y a toujours des humains dans les astéroïdes miné) et aussi à Mars car sa population croît plus vite que les capacités de production d’eau et de nourriture. Deuxièmement, c’est la base vie de la ceinture d’astroïde. En effet, les habitats des mineurs sur les astéroïdes ferreux sont très spartiates, avec des volumes réduits, peu de gravité, pas de protection contre les radiations. Un mineur de la ceinture quitte donc souvent la terre pour une dizaine d’année (voir passe leur vie sur Cérès) a enchainé des contrats de plusieurs mois dans les mines entrecoupé de repos sur Cérès (il serait trop long de rentré sur terre entre chaque contrat).
 
Donc comment est la base ? La visite guidée se fait dans le sens de la descente
 
En surface, on ne trouve que les spatioports, avec pas de tir, air d’aceresissage (faute d’atmosphère, le posé se fait forcement en propulsion) et la production d’ergol. Avec de l’eau et les roches carboné, on peut produire hydrogène, oxygène et méthane. En piochant aussi un peu d’azote (je ne sais pas si c’est accessible), on a accès a quasiment tous les ergols possible. Pour l’eau, des forages puisant dans l’océan sous la croute permettent d’avoir des quantités sur virtuellement illimité. En parallèle des vaisseaux spatiaux classique utilisant le spatioport, il y a des canons électromagnétique permettant de lancer des « colis » (eau et nourriture) sans besoin de fusée. Inversement, certaine zone de Cérès sont laissé vide et permette de réceptionner des matériaux de construction (principalement métaux et terre rare) envoyer depuis les astéroïdes miné sous la forme de petite météorite.


Même si l’énergie solaire est exploitable, la production ou l’importation de panneau solaire suffisamment grand (puissance solaire 8 fois plus faible que sur Terre) pour couvrir les besoins énergétique de la colonie demander un effort industriel trop important. Donc l’énergie provient de réacteur nucléaire (dans le scénario, il y a des réacteurs à fusion). Ils sont plus porche de la surface (ils ont de toute façon des enceintes de confinement, donc pas besoin de terre pour maintenir la pression) et évacuais leur chaleur soit dans l’espace au travers d’immense radiateur déployer en surface, soit dans le sol, soit par un système de sublimation de l’eau dans le vide spatiale. L’eau sublimé n’atteint pas la vitesse de libération (même faible sur Cérès), elle augmentera provisoirement la masse de l’atmosphère avant de retombé en surface sous forme de glace.


Le reste de la colonie se trouve entre 100 et 370 mètres de profondeur selon la pression qui règne dans les compartiments. En effet, le choix de cette profondeur permet au poids (faible vu la gravité, d’où le besoin d’être profond) des roches de maintenir la pression d’air dans les volumes sans avoir besoin de compartiment pressurisé. On peut donc vivre à 100m de profondeur avec une atmosphère d’oxygène à 0,3 bar (le plus simple à produire par électrolyse de l’eau). Si on veut l’atmosphère terrestre (1 bar 80% d’azote 20% d’oxygène), il faut descendre à 370m et trouver l’azote (je ne sais pas s’il est abondant dans les roches).


Donc avec son rôle de grenier du système solaire, la plupart des compartiments de la colonie sont des serres agricoles creusées dans la roche. Les plantes sont donc éclairées artificiellement par des lampes. Ce choix est préférer aux serres à la surface de Cérès qui nécessiteraient des compartiments pressurisés transparent pour bénéficier d’un éclairage solaire faible. Les plantes sont génétiquement modifier pour la faible gravité (produire des nutriments au lieu de produire des tiges), l’atmosphère (oxygène ou atmosphère terrestre) et l’éclairage artificiel permanant. Pour optimiser l’utilisation de l’éclairage, les cavités sont un hémisphère vers le bas avec un toit plat ou légèrement conique selon la résistance des roches (le plafond ne peut pas s’effondrais globalement car il est soutenu par la pression de l’air, mais il faudrait éviter des chute de pierre). Une puissante source de lumière située au centre du plafond éclaire dont uniformément toute la demi sphère situer en dessous. Les parois latérales (presque vertical) sont recouvertes de plante grimpante. Le milieu moyennement incliné, reçois les plante hors sol sur des ranges qui suive l’inclinaison de la pente. Vers le centre, des terrasses permettent des cultures à plat et de placé les bassins pour les poissons qui, avec les insectes et potentiellement des volailles, fournisse l’apport en protéine.


C’est cavité, vaste de plusieurs centaine de mètres, plein de vie et bien éclairé permette de cassé avec la claustrophobie habituel des stations spatial. Une partie de ces cavités ou d’autre spécifique sont dédier au loisir (par si faible gravité, les sports serais très diffèrent de ce que l’on connaît) mais la faible gravité fait que ce n’est pas un lieu d’habitation acceptable à long terme. On considère que la limite pour un développement harmonieux (enfin acceptable) est 0,35G (environs la gravité de mars et de mercure). En dessous seul les séjours de quelque année maximum sont autorisés. Pour atteindre c’est 0,35g sur Cérès (0,03g) on a développé les villes circulaire.


A la base de ces villes se trouve un tunnel circulaire de 3km de diamètre dans lequel circule la « ville » a 270km/h (2min par tour) afin de crée une gravité artificiel acceptable par force centrifuge. En gros c’est une roue de Van Braun mais au lieu de flotter dans l’espace et d’être tenu au centre par des bras, c’est sous terre et retenu par le mur extérieur du tunnel. La ville en elle-même est en réalité un train de 10 à 20m de large (donc n’imaginé pas vivre dans un TGV mais dans un véritable immeuble roulant) dans lequel il y a des wagons habitation, des wagons magasin, wagon cinema, etc. Afin d’amélioré l’aérodynamique (voir discussion plus bas) il n’y aura pas de discontinuité entre les wagons (de tout façon, ce n’est qu’un virage constant permanant, il n’y a pas besoin d’articulation entre les wagons) et le but est que le train forme un cercle complète le plus rapidement possible (même s’il faut laisser des wagons vide) afin d’évité les surpressions en début de train et les dépressions en fin de train.


Pour circulé dans la ville, il y a une rue qui travers tous les wagons pour les déplacements à pied ou pour les véhicules de service (type voiturette de golf). Mais avec un périmètre de 9,4km allé à l’autre bout de la ville peut être long. Il y a donc une autre voie de circulation a côté celle de la ville (d’un point de vue d’un observateur fixe, la ville s’appuie sur le mur extérieur du tunnel, donc la voie de circulation sera au-dessus ou en dessous) sur laquelle circule des métros de quelque mètre de large (bref on est sur un métro que l’on connaît). Le métro vas se calé a la même vitesse que la ville a côté d’un wagon appeler wagon quai. Des sas (type passerelle d’aéroport) vont se déployer du wagon quai vers les portes du métro pour permettre un transfert des passagers et des marchandises. Une fois le transfert effectuer, les sas se replie et le métro accélère ou ralentie un peu afin de rattraper ou de se faire rattraper par le prochain wagon quai (on peut penser à un wagon quai tous les kilomètres). C’est aussi ce métro qui sert a rentré ou quitté la ville vers les cavités de la colonie. Pour cela, le métro a l’arrêt dans une cavité, utilise une voie d’accélération pour atteindre la vitesse de la ville et se collé à un wagon quai (pareille dans le sens inverse avec des voies de décélération). Or,  à l’arrêt, la verticale est le centre Cérès, mais une fois accélérée la force centrifuge fait que la verticale ressentie par les passages est la paroi extérieure du tunnel. Les tunnels d’accélération et décélération ont donc une inclinaison qui varie progressivement afin que les passagers est toujours les pieds sur le planché sur metro.
 


Discussion sur la vue.


La version de base présentée ci-dessus est minimaliste, avec une ville tournant dans un tunnel un peu plus grand qu’elle a une centaine de mètres sous terre. Le tunnel est pressurisé afin de ne pas alourdir la ville avec des wagons pressurisé  et de simplifier l’accouplement avec les metros. D’un point de vu aérodynamique, vu qu’il n’y a pas d’avant et d’arrière, les seules pertes seront du a la friction de l’air sur les parois de la ville et du tunnel (la ville circulant à vitesse continue, la totalité de l’air du tunnel aura une vitesse intermédiaire entre la vitesse de la ville et l’arrêt). Le problème étant que la vue depuis les appartements est limité au défilement des parois des tunnels ce qui parait assez monotone au point qu’on pourrait envisager ne pas avoir de vitre.


Pour avoir une vue, on pense tout de suite a vue de l’espace. Donc il faudrait placer la voie de circulation en surface (pourquoi pas dans un cratère parfaitement circulaire ?) vu qu’on n’aurait pas un masse de terre suffisante pour la pression, il faudrait que le train lui-même soit composé de module pressurisé. Pour se protège des radiations, il faudrait mettre un écran massif devant les fenêtres mais quand même transparent (sinon on perte tout l’intérêt). Le plus simple serait du verre mais épais de plusieurs mètre, large de 10 et sur 9,5km de long, sa serais un defi industriel. On peut envisager aussi quelque mètre de glace si on réussit a créé des blocs parfait (sans bulle d’air) pour être transparent. Mais que verrais-t-on ? Le train étant couché sur le côté (plaque vers l’extérieur par la force centrifuge) les vitres d’un côté seraient orientées directement vers l’espace. Donc pas de nuages, pas d’oiseau, les passages des vaisseaux serais rapide voir invisible. Le jour le soleil même faible éblouirait cachant les étoiles, donc on ne verrais qu’un point aussi brillant que la lune mais plus petit et le reste de l’espace d’un noir sans profondeur.  La nuit, s’il y a le moindre éclairage dans les pièces ou des reflets sur l’écran anti radiation, les vitre se comporterons comme un miroir car d’un noir infini derrière. Il faudrait vraiment éteindre toute les lumières de la zone pour voir un ciel étoilé similaire à celui qu’on voit sur terre (sans lune, avec Jupiter et saturne plus visible). Est-ce que les contraintes d’être en surface val une vue si partiel ?


Une autre solution, serait que le tunnel traverse des cavités agricole et afin que les personne dans la ville puisse voir les champs, les travailleur et les passants(en gros ce qu’on voit d’un TGV traversant la campagne). Il faudrait probablement une barrière transparente (pas forcement très épaisse) entre la voie de circulation de la ville et la cavité pour préserver du bruit et les circulations d’air. Le fait est que la ville et les cavités n’étant pas sur le même plan (bas des cavités= centre de Cérès, bas de la ville= extérieur du cercle) si la ville passe sur l’extérieur d’une cavité ayant peu de hauteur sous plafond, la seul vue serais depuis le plafond. Si la ville circule en bas d’une cavité, ayant une grand hauteur sous plafond, on pourra voir que le toit de la cavité qui en dehors de lumière n’a peu d’intérêt.  Par contre, si les cavités agricoles sont hémisphériques, la ville pourrait circuler au plafond permettant aux personnes dans la ville de voir les champs et les activités de haut. Ça peut paraître déroutant d’imaginer qu’en regardant depuis une baie vitré qui nous parais vertical, on verrais des champs depuis le haut comme dans un avion, mais des personnes ayant fait un voyage Terre-Cérès ne serais pas à une aberration prête.

oui effectivement , c'est un projet de colonisation, pas de terraformation. Donc une vision a plusieurs siècle pas a plusieurs millénaire comme les terraformations. donc pour une sphère on est pas encore au sphère de Dyson. 

très rapidement, si on devais terraformer Céres, il faudrait la chauffer a 37°C (contre -100 aujourd'hui) a cette température la glace présent dans la croute commencerais par se liquéfier remontant en surface (bienvenu sur kamino) puis une partie se vaporiserais et génèrerais une pression en surface de 0,06 bar donc vivable a condition d'avoir un masque a oxygène. Par contre, se serais pas confortable, il ferais chaud et très humide (bas oui l'atmosphere est composé uniquement de vapeur d'eau) et si vous porter une combinaison réfrigérer, l'eau se condensera instantanément sur vous comme s'il pleuvent. Ensuite, pour diminuer la température et se passé de masque, on peut électrolysé cette eau pour en faire du dioxygène (mais ou stocké l'hydrogene?). En cela , on serais aidais par le rayonnement solaire qui a tendance a briser l'eau pour en faire de l'hydrogene (qui serais rapidement soufflé par le vent solaire) et de l'oxygène.  Le problème étant que pour maintenir une pression de 0,1 bar avec une gravité si faible, il faudrait 37tonnes d'air (eau ou oxygène) par mètre carré contre 10tonnes par mètre carré sur terre pour 1 bar. De plus, avec la faible gravité et sans champs magnétique, le vent solaire soufflerais peu a peu l'atmosphere. Si c'est un atmosphere d'eau et qu'on maintien la température , de l'eau continuerais a remonté et se vaporisé permettant de garder un atmosphere pendant des milliers d'année (peut être même des millions). Par contre si c'est un atmosphere d'oxygène, certes les fuites seront plus faible (masse molaire supérieur),mais il faudrait en produire en permanence.

Choros a écrit:

phenix a écrit:Vous avez déjà la vision d’une colonie vénusienne ici, je risque de rapidement vous présentez les colonies lunaire ou mercurien (très similaire) mais aujourd’hui, on part pour Cérès. 

Merci Phénix, c'est très intéressant beltalowda 

oui j'ai hésité a les appeler ceinturniens pendant toute la rédaction  mais je voulais pas trop orienté les lecteurs ayant vu la série, donc je suis resté a mineur. surtout que dans le scenario qui donne lieu a la réflexion, cela fait "que" une trentaine d'année que la colonie existe, donc il n'y a pas encore un génération entière qui n'a connu que Cérès.

Giwa a écrit:Très intéressant toutes ces colonies du système solaire ! Elles finiront bien par s’établir réellement dans l’avenir et pour d’autres dans un futur plus lointain.
Pour Cérès, ce sera une colonie Cérèsienne par analogie à la colonie vénusienne ? Mais entre nous, la colonie vénusienne me fait plus rêver ….même si pour faire de l’argent,il y aura de meilleurs contrats pour les travailleurs de l’Espace venant se reposer sur Cérès ente leurs travaux miniers sur la ceinture principale d’astéroïdes…
Côté terraformation, j’en vois de moins en moins l’intérêt : pourquoi gaspiller des ressources d’un astre pour maintenir pour un temps qui sera plus limité  un équilibre très instable.?
 Il vaut mieux privilégier la qualité plutôt que la quantité et maintenir le niveau de population à un taux raisonnable sur les astres où l’on peut s’établir dans des conditions artificielles supportables dans des habitats étanches et protégés des radiations.
-Nous aurons bientôt l’expérience de la Lune et de Mars ….et Vénus. viendra à son tour…mais le business comme on-dit nous conduira peut-être sur Cérès avant Vènus 

oui bien évidement je reste venusien dans l'âme, j'ai consacré plus de la moitié de ma vie a étudier cette planète et le plan de la colonie venusien ma permis de tenir tout le premier confinement. Cérès c'est quelque heures de réflexion par si par la.
Pour la terraformation, quelque soit l'astre, en plus des problèmes technique qui nous dépasse complètement (en gros, la plupart des terraformations nécessite de modifier de façon notable la quantité d'énergie reçu par la planète), je vois une limite social. Une terraformations prendra des milliers d'année la ou une colonisation quelque siècles. Cela signifie que plusieurs dizaine de générations n'aurons rien connu d'autre que les colonies, les aurons agrandie et amelioré pour collé a leur mode de vie. Or dans certains cas (Cérès assurément, venus de façon plus limité) le début de la terraformation détruira les colonies bien avant que l'astre soit habitable. Donc es-ce que les ceresien et venusien accepterons de sacrifier leur mode de vie pendant quelque siècles afin que le mode de vie des générations suivant s'approche de celui d'une planète qu'ils ne connaissent pas?  personnellement , je crois plutôt a une croissance continue des colonies avec une différenciation culturelle entre les populations de chaque planète.

Astro-notes a écrit:@phenix ! AMHA en réponse à cette dernière phrase : "croissance continue des colonies avec une différenciation culturelle entre les populations de chaque planète", je me dis qu'il faut bien bien préparer les guerres futures car culturellement il faudra bien un vainqueur et un vaincu. Moi j'aurai préféré une culture unique orientée vars le progrès technique !

Ca tombe bien, a l'origine, le scenario a pour but de servir de base a un jeu de guerre de plateau 
Quand je parle de culture, c'est plutôt un mode de vie, des habitudes différentes du a un environement diffèrent. je vois pas nécessairement pourquoi cela serais une source de conflit. 
D'ailleurs cette différence environnemental est un facteur avantageant fortement la défense et diminué donc la volonté de démarrer un conflit. Si le combat spatial sera le même de mercure jusque sur titan, les choses seront bien différente pour combat de surface. En dehors de la Terre, peu de chance qu'on retrouve de l'infanterie (avec son lot de drone d'escorte) mécanisé pour le combat ouvert. l'infanterie se limitera probablement au combat rapproché dans les colonies ou station (bref une sorte de GIGN purement offensif sans volonté de sauvé des otages et interpeler les criminel). Rien que la, il y aurais une différence a cause de la gravité. Même si les fantassins aurons une formation en centrifugeuse de 0 a 1g, un soldat martien (même entrainé) aura du mal a tenir dans la durée sur Terre ou Venus a cause d'une vie entier a 0,3g. Inversement un soldat terrien risque de voir ses reflexes resurgir dans le stress du combat et vas se fracasser au plafond d'une colonie de Cérès simplement en voulant sauter une barrière. 
Pour les véhicules c'est pareil, les forces sélénite (lune) et mercurien aurons probablement des véhicules blindé destiné a combattre autour des colonies et éviter/permettre (selon le coté) le débarquement de l'infanterie dans la colonie.  Sur Mars on devrais avoir le même genre de vehicule mais couvert par des aéronefs surdimensionné (pour la reconnaissance et l'appui léger, pour des raison de masse). D'un point de vu tactique , un militaire formé a se type de combat pourrais être efficace sur ces 3 astres (mars, mercure, lune) a condition de s'adapté au quelque spécificité mais risque d'être dépassé par la complexité du combat sur terre (soutien aérien lourd, présence d'infanterie, météo complexe...). Niveau matériel, un blindé martien devrais être utilisable sur mercure et surpuissant sur la lune, par contre il sera lourdaud et manquera de puissance comparé au moteur atmosphérique des véhicules terrestres.
Pour Ceres, je pense qu'il limiterais les combat en surface car il n'y a que les spatioport a défendre, or si l'ennemi débarque, c'est qu'il a le contrôle de l'espace. Par contre, on risque de voir une guerre des mines avec des foreuses de l'envahisseur qui tente de descendre jusqu'à la colonie alors que les foreuses du défenseur les harcèle a coup de contre mine et d'attaque éclaire sur leur arrière. Evidement, un envahisseur pourrais construire de foreuse avant un assaut sur l'astre, mais il n'aurais pas un matériel ou des tactiques aussi développé que les armées ceresien qui y consacre leur vie.  
On aurais un cas similaire avec Venus. Les combats hors colonie serais purement aerien, donc seul les terriens en aurais l'habitude. De plus, un aéronef terrestre ne serais pas adapté a Venus. Donc une force d'invasion devrais crée une flotte d'aéronef consacré uniquement a Vénus en plus de son armée de défense alors que les venusien consacre tout leur effort a une flotte aerien.