Mise à jour 30 Novembre 2021. 7 Février 2022 : rajout lien vers vidéo

CONFÉRENCE VEGA de Jean Pierre MARTIN,

Physicien, membre de la SAF et de VEGA.

Organisée par l'Association d'Astronomie VEGA et la Mairie de Plaisir

Au théâtre Robert Manuel (Château de Plaisir)

« MARS, LA NOUVELLE FRONTIÈRE »

Le Samedi 16 Octobre 2021 à 20H30

Photos : JPM pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire

La présentation (sans les vidéos) est disponible sur ma liaison ftp , rentrer le mot de passe, puis CONFÉRENCES VEGA ensuite SAISON 2020/2021 ; elle s’appelle : MARS NOUVELLE FRONTIERE 2021 - SHORT.pdf.

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.

Cette version pdf ne comprend pas toutes les vidéos, c’est une version courte (33 MB), expurgée de beaucoup de slides afin de rendre la présentation plus claire, si une version complète avec toutes les vidéos vous intéresse (1,4 GB), merci de vous adresser directement à moi.

La vidéo est  disponible  à : https://youtu.be/zwskcvcqjpQ

BREF COMPTE RENDU

Le Président Bernard Lelard (à gauche) en train de présenter le conférencier.

C’est en fait la somme de toutes les missions martiennes réunies en une seule présentation.

Bien entendu, il n’était pas question de présenter la totalité des 451 slides !! J’en ai masqué plus des deux tiers, et j’ai arrangé la présentation pour que l’on puisse pointer les sujets les plus intéressants. De plus j’ai introduit en bas de page, des raccourcis vers le sujet suivant si nécessaire.

Si bien qu’à la fin je me suis tenu dans les 100 minutes prévues.

Par contre le ppt ou pdf à disposition contient toutes les slides, au lecteur de faire sa sélection.

C’est aussi une version améliorée et complétée de conférence donnée en Octobre 2016 sur le même sujet.

Voilà le plan originel de la présentation, je vais plus ou moins m’y tenir pour ce CR, même si je passerai vite sur des notions déjà évoquées et évidentes.

1) Quelques données sur Mars

2) Les survols de Mars

3) Que sait-on de Mars au tournant du siècle ?

4) L’eau, la vie et Mars, les dernières informations

5) L’exploration au sol

6) Les défricheurs Viking et Pathfinder

7) Spirit et Opportunity

8) Phoenix

9) La mission Curiosity

10) InSight, la sismologie

11) Perseverance et l’hélico

12) Zhurong, la Chine sur Mars

13) Les missions en cours et futures

14) L’Homme sur Mars ?

15) Conclusions

1) QUELQUES DONNÉES SUR MARS     MARS = ½ TERRE

Mars est née en même temps que la Terre il y a approximativement 4.5 Milliards d’années

Mars est 2 fois plus petite que la Terre et en gros 10 fois moins lourde (densité plus faible)

Ceci aura des conséquences sur son évolution :

La gravité y est plus faible que sur Terre (1/3) et en conséquence son atmosphère s’échappe au cours du temps

Le CO2 diminuant, l’effet de serre (qui a sauvé la race humaine !!!) s’inverse, la température diminue

Les dés sont jetés, Mars sera une planète froide, c’est une Terre avortée

Plus éloignée aussi du Soleil, elle se refroidit plus vite, le noyau se solidifie donc

Pas de champ magnétique donc pas de protection contre les particules dangereuses provenant du Soleil, et donc difficulté pour une certaine forme de vie de s’établir

Le volcanisme est très actif : 20 volcans majeurs, les derniers ayant été actifs récemment (qq dizaines de millions d’années !)

Pas de tectonique de plaques mais des failles et fractures (Valles Marineris)

L’eau dans le passé a été un agent d’érosion, maintenant le vent joue un rôle essentiel

L’eau ne peut pas exister longtemps a l’état liquide en surface sur mars actuellement     pourquoi ?

Température trop basse (de 0 a –100°C) et pression trop faible (<1% de la pression terrestre)   :
sublimation : solide   à gazeux directement

Pourquoi l’eau est-elle si importante ?

Elle diffuse facilement à travers les membranes des cellules, c’est un solvant parfait

Forte chaleur spécifique : peut stocker de grandes quantités de chaleur sur une planète, amortit les variations climatiques

GLACE MOINS DENSE QUE L’EAU : elle flotte sur l’eau ce qui est FONDAMENTAL : protège les organismes sous la glace des basses températures. Imaginez un monde où ce soit le contraire !!!

Existe sous ses 3 formes sur Terre : cycle de l’eau

Pour le futur : contient H et O : futures sources d’énergie ?

2) LES SURVOLS DE MARS

Nos amis Russes n’ont jamais eu de chance avec Mars, toutes leurs missions ont échoué ou presque

Toutes les missions à succès ont été US, mais ils ont eu aussi de cuisants échecs (50%)

Cela a commencé avec l’épopée des Mariner dans les années 1960

On pensait que Mars était comme la lune, un astre mort ; On était passé à côté de l’essentiel

À cette époque, aucun vaisseau spatial n’a le plus changé notre vision d’une planète que Mariner 9 en 1971 (en orbite autour de Mars), on découvrait ce que les autres Mariners n’avaient pas dévoilé

Puis vinrent les Viking avec la recherche de la vie

Pathfinder, un démonstrateur prototype, ouvre ensuite la marche pour les robots Spirit et Opportunity et Phoenix

Une pléiade de satellites tournent aussi autour de Mars : MGS, Mars Express, Mars Odyssey, MRO etc..

Une cartographie altimétrique complète de la planète rouge par l’altimètre laser MOLA de la sonde Mars Global Surveyor.

Crédit : NASA/MGS/MOLA

3) QUE SAIT-ON DE MARS AU TOURNANT DU SIÈCLE ?

Les sondes martiennes ont complètement changé la vision simpliste que nous avions au début des années 1960

Cartographie complète et précise de Mars en altitude et température

Le plus grand canyon du système solaire, Valles Marineris, près de 4000 km de long (les USA!)  2500 m de profondeur en moyenne 10000 m par endroits

Voir cette vidéo de Mars Express survolant Valles Marineris.

Le plus haut volcan du système solaire : Olympus Mons; 25 km de haut, la moitié de la France en surface.

Pas de tectonique de plaques : Mars est trop petite ou trop sèche.

Donc PAS DE MONTAGNES.

Deux hémisphères différents, le Nord avec de grands bassins (mer dans le passé ?) et le Sud très cratérisé.

Des traces d’anciennes « rivières » sont apparentes, résurgences liquides probables.

La surface de Mars est riche en Fer Il y a approximativement 15 à 20% de Fer à la surface de Mars Ce fer s’est oxydé avec le temps et l’oxygène de l’atmosphère, la planète est devenue….rouge

4) Y-A-T-IL EU DE L’EAU SUR MARS ?

Des traces d’anciennes « rivières » sont apparentes, le relief a été manifestement sculpté par l’eau en certains endroits

Il y a eu beaucoup d’eau sur Mars dans le passé, On le voit bien sur les photos prises par les sondes en orbite.

Nirgal Vallis (document MSSS)

Les débits étaient probablement très importants

Quels effets climatiques ont causé ces inondations ?

Une chaleur interne ? Un changement de l’axe de Mars ? Il y a qq millions d’années l’inclinaison était de 35°; les météorites …

Y aurait-il des cycles chaud/froid sur Mars ?

Voici une vue faisant ressortir les altitudes de la région de Kasei Vallis.

Le bleu est la zoner la plus basse.

Manifestement il semble bien qu’un fleuve ait coulé dans cette vallée.

Quand ?

Images de la caméra HRSC de la sonde Mars Express

Crédit : ESA/DLR/FU Berlin (G Neukum).

Il y a donc eu de l’eau dans le passé sur Mars. Alors :

OÙ EST PASSÉE L’EAU ???

Mars avait au début les mêmes chances que la Terre, elle possédait de l’eau et une atmosphère.
Que s’est-il passé ?

Mars est plus petite que la Terre (10 fois moins massive) elle refroidit beaucoup plus vite que la Terre, son noyau métallique dont la rotation fournit un champ magnétique se solidifie, ce champ protecteur contre les rayonnements solaires s’arrête il y a 4 milliards d’années

Le vent solaire a commencé à balayer l’atmosphère, favorisant ainsi la pénétration des rayonnements dangereux.

La surface de la planète est devenue stérile

À cela s’ajoute le fait suivant :

Mars, moins massive que la Terre, possède une gravité beaucoup plus faible (1/3 de la Terre), la planète n’arrive pas à retenir son atmosphère qui s’échappe lentement dans l’espace (vitesse de libération plus faible).

La planète devient très froide, l’eau ne peut plus exister à l’état liquide, elle se sublime et pénètre dans le sol et aux calottes

Une découverte fondamentale : LES ARGILES.

Les argiles (clay en anglais) sont très importantes.

Ils nécessitent pour se former une stabilité d’eau liquide neutre.

Aux argiles ont succédé les sulfates créés en milieu plus acide.

Cela était probablement le cas au tout début de Mars.

Les roches plongées dans cette eau liquide ont produit ces argiles.

 Toutes les missions martiennes recherchent maintenant ces endroits particuliers.

Image : Jezero Crater, en vert les terrains riches en argiles. C’est dans cette zone que se posera la sonde Perseverance.

Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS

On peut donc en ce début de XXIème siècle faire le point sur la présence d’eau sur Mars :

1) Présence en sub-surface d’énorme quantité d’eau solide incorporée dans le sol dans les régions près des pôles (permafrost)

2) Contrairement à ce que l’on pensait depuis plus de 30 ans, les Pôles sont principalement de la glace d’eau et non de CO2

3) Il y a en certains endroits sur les parois les plus froides de cratères des résurgences RÉCENTES  d’eau

De nouvelles missions martiennes au sol vont devoir trouver ces traces d’eau

En conséquence on peut se poser la question de la possible vie sur Mars ??

Pas impossible, mais……..

Il y a quelques problèmes ou handicaps :

–La vie nécessite des molécules complexes (chimie organique) qu’il va falloir trouver

–La vie nécessite de l’eau liquide : possible qu’il y en ait en certains endroits, à vérifier

–La vie peut être détruite par les UV, or l’atmosphère martienne n’a pas assez d’ozone pour les bloquer

–Le champ magnétique martien est aussi trop faible pour protéger contre les particules solaires comme sur Terre

Alors……

Peut-être au fond de tunnels de lave ou de cratères affaissés ? Ce pourraient être le lieu d’habitation de futures bases humaines martiennes.

5) L’EXPLORATION AU SOL.

Pourquoi faut-il explorer le sol martien et s’y déplacer ?

On peut ainsi analyser in-situ le sol, la présence passée d’eau, la composition de et sous la surface, et avoir accès à des terrains très anciens ayant disparus sur Terre.

Essayer de répondre à cette question : la vie a-t-elle pu démarrer sur Mars ?

Alors, on lança les Viking avec la recherche de la vie, puis Pathfinder, un démonstrateur prototype, qui ouvre ensuite la marche pour les robots Spirit et Opportunity ; Phoenix, Curiosity et Perseverance en attendant d’autres….

Une pléiade de satellites tournent aussi autour de Mars : MGS, Mars Express, Mars Odyssey, MRO etc..

Mais le chemin de Mars est parsemé de cadavres, près d’une mission sur deux a raté !

Voir cette superbe illustration de la Planetary Society de toutes les missions martiennes :

https://planetary.s3.amazonaws.com/web/assets/pictures/mars-exploration-family-portrait-v13.jpg

Les différents lieux d’atterrissage sur Mars (2021). Ligne bleue = équateur. Crédit NASA/MGS/JPM

AU XXIème SIÈCLE, IL COMMENCE À Y AVOIR DU MONDE SUR ET AUTOUR DE MARS ! :

Je ne peux pas décrire toutes les missions pour cela, vous reporter au pdf ou aux différents dossiers publiés dans mon site (voir les archives Mars)

Néanmoins quelques points particuliers sur chaque mission.

6) LES DÉFRICHEURS : VIKING ET PATHFINDER.

Après une étude de Mars depuis l’orbite, les USA décident de s ’attaquer à une exploration au sol

En 1976, pour le bicentenaire, ils décident d’une mission très ambitieuse : deux sondes Viking à la fois en orbite et au sol vont cartographier Mars et chercher la vie

Les résultats de Viking étant analysés comme négatif, les USA attendront 20 ans avant la prochaine mission : ils lancent un démonstrateur technologique low cost, Pathfinder et le petit rover Sojourner qui rempliront leurs missions plus que complètement

La route sera tracée pour des missions encore plus ambitieuses.

Les années 2000 vont voir arriver une succession de robots et de rovers très perfectionnés comme :

Spirit et Opportunity puis Phoenix plus au Nord

Curiosity et son presque double, Perseverance avec un hélicoptère pour accueillir le premier rover Chinois Zhurong

Insight, qui s’intéresse à la sismologie martienne en attendant Exomars et d’autres

7) SPIRIT ET OPPORTUNITY.

Après des échecs cuisants, la NASA lance avec anxiété deux missions de très haut niveau technologique : les MER : Mars Exploration Rovers : MER-A : Spirit (cratère de Gusev) et MER-B : Opportunity (Meridiani Planum).

Technologies reprises et perfectionnées de Pathfinder.  Tout marche à merveille

Ces robots géologues en plus de leur intelligence locale située dans tous leurs instruments doivent être capables d’être autonomes

En effet la distance Terre-Mars est trop grande pour pouvoir les contrôler en direct

Ils doivent pouvoir prendre des décisions quant à leurs déplacements

8) PHOENIX RENAIT DE SES CENDRES.

Phénix, (en anglais Phoenix), l'oiseau mythique qui symbolise la renaissance et la vie éternelle. D'après une légende Grecque, cet oiseau lorsqu'il sentait sa fin arriver, prenait feu et de ses cendres renaissait un nouvel oiseau. D'où l'expression renaître de ses cendres.

Eh bien c'est ce qui est arrivé à la prochaine mission martienne de la NASA baptisée très justement Phoenix, vous allez voir pourquoi.

La mission actuelle Phoenix se base sur les missions Mars Polar Lander et Mars Surveyor 2001 Lander qui ont été des échecs ou des annulations

Phoenix va réutiliser beaucoup d'instruments prévus pour ces missions.

Une première : On va photographier l’atterrissage depuis l’orbite grâce à MRO.

La mission Phoenix qui s’est posée dans la région proche du Pôle Nord martien nous a permis de mettre au jour de la glace d’eau sous la couche de sol superficielle

Phoenix a montré qu'à cette latitude il n'y a pas de glace visible à la surface, elle est située immédiatement en dessous à une quinzaine de cm de profondeur.

La surface est constellée de sols polygonaux, les lentilles de glace, qui sont de glace d'eau pure, que l’on trouve dans les régions froides terrestres où il y a du permafrost.

Ces sols polygonaux sont la signature de la présence de glace  à quelques cm du sol. En effet, la glace chauffe et se dilate, puis se refroidit et se contracte, ce qui donne ces formes.

9) LA MISSION CURIOSITY.

C’est un saut technologique par rapport aux MER

900kg dont 90kg de charge utile (les expériences) avec une masse au départ de près de 4 t.

Arrivée rapide sur Mars (Mach 2), ce qui occasionnera des températures de 2000°C sur le bouclier thermique

Mais la grande nouveauté avec Curiosity, c’est son mode d’atterrissage très différent des autres missions :

L'atterrissage est assez intéressant, car le support de MSL possède une « grue ascenseur" (sky crane) qui le dépose au sol lorsqu'il est à quelques mètres d'altitude.

Curiosity est posé dans le cratère Gale, dans un cône alluvial, à la base de terrains à dépôts sédimentaires

Au pied du Mont Sharp que l’on va escalader (en quelques années)

On sait qu’il y a de l’argile, c’est le but de la mission : il faut mettre au jour cet argile et toutes preuves de présence passée d’eau

Curiosity emporte 10 expériences scientifiques

Notamment :

Chemcam : laser + imagerie permet les spectres (donc l’analyse) à distance

SAM et Chemin vont analyser des échantillons de sol dans un four

DAN, un détecteur de neutrons (H et donc H2O)

RAD pour mesurer les radiations

De nombreuses caméras (17) de tous genres

La France participe activement à de nombreux instruments

On a identifié les éléments suivants : C, H, N, O, P et S. ce sont les composants principaux de la vie.

Les CHNOPS, acronyme des différents éléments chimiques qu’ils représentent, sont ceux nécessaires à la vie.

Ils ont tous été découverts ! Nous sommes donc tous des CHNOPS !!

Cet échantillon est composé d’argile (à 20%) et de sulfates (de Calcium), correspondant à un environnement humide peu oxydé (la carotte était grise et non pas rouge) et pas trop salé ni acide, et probablement légèrement alcalin.

On est dans un milieu qui a supporté de l’eau liquide, avec un pH neutre, une salinité faible

Mais l’élément flagrant arrive :

On découvre des galets arrondis et polis, c’était le fond de rivières où l’eau coulait, le flux d’eau qui a circulé dans cette zone : de l’ordre de 1 m/seconde, la profondeur étant évaluée à quelques dizaines de cm

Le film de l’atterrissage de Curiosity : https://youtu.be/N9hXqzkH7YA

Vue du Mont Sharp par Curiosity. Crédit NASA/JPL/M di Lorenzo/K Kremer

10) INSIGHT, LA SISMOLOGIE ENFIN.

InSight, c’est l’acronyme de INterior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport.

Elle est consacrée à l’étude de l’intérieur de la planète Mars, comme son sigle l’indique.

La maitrise d’œuvre de cette mission a été confiée au célèbre JPL de Pasadena, gage de qualité et de sérieux car à la pointe de toutes les premières missions spatiales depuis 50 ans. Comme Phoenix, la sonde est fabriquée par Lockheed-Martin Space Systems à Denver, Colorado.

Et comme c’est une mission « low cost » (moins de 500 Millions de $), on fait du neuf avec du vieux

Il restait de nombreux sous-ensembles de la mission Phoenix (celle qui s’est posée près du Pôle N martien en 2007), elle –même une récupération de Mars Surveyor, on va les recycler et y ajouter quelques nouveaux instruments.

Elle est composée d’un atterrisseur fixe, véritable station géophysique, puisqu’elle comprend trois instruments

Une vue d’artiste du lander posé sur Mars.

Photo NASA/JPL

Le SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) pour étudier l’activité tectonique de la planète ; fourni par le CNES avec participations de l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), de l’ETH suisse, du Max Planck MPS, de l’Imperial College et du JPL. Donc équipement international

Le SEIS, un des instruments les plus sensibles n’ayant jamais été incorporé à bord d’une sonde spatiale, est capable de détecter un mouvement du sol de l’ordre de grandeur de la taille d’un atome !!!

Pour atteindre ce degré de précision, il nécessite une étanchéité parfaite au vide

Après la pose sans problème sur le sol martien, le déploiement du câble et la détermination du Nord, la NASA a pu procéder à l’installation du bouclier de protection du sismomètre SEIS (le WTS : Wind and Thermal Shield) sol 66 (2 février 2019).

Cette protection est absolument nécessaire pour l’instrument de mesure, elle doit protéger du vent et des variations de température à la surface de Mars.

Le SEIS est donc maintenant complétement opérationnel.

11) PERSEVERANCE (MARS 2020) ET L’HÉLICO.

Juillet 2020, la fenêtre martienne s’ouvre et de nombreuses missions vont en profiter. Notamment :

C’est le 30 Juillet 2020 à 13h50 que la plus puissante fusée US et une des plus sûres, une Atlas V Centaur s’est envolée de Cape Canaveral avec son précieux chargement.

On venait juste d’y inclure quelques jours avant, le générateur isotopique RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator) au Pu dans la sonde. Cette opération se fait au dernier moment afin de ne pas fabriquer trop de chaleur sous la coiffe avant le départ.

Mais pas n’importe où sur Mars, la zone d’atterrissage a été déterminée, c’est le cratère Jezero, à l’embouchure d’un ancien delta qui date d’approximativement 3,6 milliards d’années.

Comme c’est une zone où l’eau a dû couler il y a très longtemps, Persévérance, devrait chercher des traces de cet écoulement et peut être de possibles signes d’une vie passée éventuelle.

De plus, ce qui est nouveau, le robot va recueillir des échantillons du sol qui devraient être ramassés plus tard lors d’une seconde mission, on en reparlera.

L’atterrissage de Perseverance. : https://youtu.be/4czjS9h4Fpg

Quelques commentaires sur cette vidéo :

·         On assiste tout d’abord à la séquence de l’ouverture de l’immense parachute (voir plus loin le message caché !)

·         Ensuite c’est le bouclier thermique (heat shield) qui est éjecté, la sonde a ralenti à une vitesse subsonique maintenant.

·         On commence à voir la surface, la vitesse est de l’ordre de 145 m/s nous sommes à 10 km d’altitude

·         On descend toujours, ralenti par le parachute, 100 m/s 6 km ; le sol se distingue bien

·         À 4 km d’altitude on est encore à 90 m/s

·         On commence à reconnaitre le terrain et à évaluer la zone où l’on va se poser on met en route les rétro fusées

·         À 2,6 km séparation du couvercle arrière on est à 83 m/s

·         Nous sommes à 1 km la navigation de recherche (TRN) est finie

·         À 300 m d’altitude vitesse 30 m/s

·         On descend, la sky crane propulse Persévérance sur le sol grâce à ses 4 puissants câbles

·         Touch dow, les câbles se coupent et la grue s’éloigne.

·         On est sur Mars tout est OK

Où est posé Persévérance ?

Position de la sonde Persévérance le jour de son atterrissage sur Mars dans le cratère Jezero.

(Carte topographique dessin CC BY-SA 4.0).

On voit en jaune le trajet prévu du robot qui doit se diriger d’abord vers le delta avant de remonter vers les bords du cratère. Le robot s’est posé un peu à l’est dans son ellipse d’atterrissage.

On peut voir sur le sol, prise d’altitude la position des divers composants de la sonde.

La même mais en couleur provenance Exopars TGO.

La nouveauté avec cette mission, c’est le mini hélicoptère.

On sait que Perseverance portait sous son ventre un petit paquet de 2 kg : le mini hélicoptère baptisé Ingenuity, prévu pour tester les capacités de vol sur Mars et aussi pour explorer l’environnement autour du rover.

Si ce vol se réalise correctement, ce sera le premier vol d’un engin sur une autre planète que la Terre. On sait que la pression de l’air sur Mars est 100 fois plus faible que sur notre planète, c’est la raison pour laquelle, les pales vont tourner beaucoup plus vite que sur Terre pour compenser.

De nombreux vols vont être effectués avec succès, voici par exemple le vol 15 et quelques séquences du vol 13 :

https://youtu.be/eXxb5SwGgtM

Mais la grande idée avec cette mission c’est la possibilité de retour d’échantillons.

En effet, les premiers échantillons du sol martien commencent à être recueillis sur le sol de la planète rouge, intéressons-nous à ce qui est prévu pour les récupérer.

La mission globale s’appelle Mars Sample Return.

C’est ce qui est prévu en cette année 2021, cela peut évoluer au cours du temps, mais il faut bien partir de quelque chose.

C’est pour le moins compliqué !!

Voir le dessin explicatif ( ?) de l’ESA :

La mission Mars Sample Retrun est composée de 3 parties, dont seule la première est active pour le moment.

12) ZHURONG, LA CHINE SUR MARS.

Le 15 Mai 2021 la Chine a posé son atterrisseur/rover sur Mars avec succès !

La sonde est en fonctionnement d’après l’agence chinoise

C’est la deuxième nation à réussir un tel exploit

Mais le plus beau est venu quelques jours après, une photo d’ensemble de l’atterrisseur et du rover, oui j’ai bien dit une photo des deux éléments ! Mais alors comment est-ce possible ?

Le rover Zhurong possédait une petite caméra sans fil sous son ventre, qu’il a laissé tomber au sol afin de pouvoir prendre cette improbable photo de groupe. Les Américains sont battus !

Voilà cette prodigieuse photo des deux compagnons sur le sol martien. La caméra sans fil était sous le rover.

Photo très nette, clic pour la HR. Cliché pris le 11 Juin 2021. Crédit : CNSA.

L’agence spatiale chinoise, la CNSA, a rendu public un certain nombre d’informations ces derniers jours, notamment, une vidéo de l’ouverture des parachutes lors de la descente, et une animation vidéo du rover circulant sur Mars et des sons enregistrés dans l’air martien.

Cet ensemble est visible sur cette vidéo : https://youtu.be/w5MZsW0f9xI

On remarquera que les images du rover circulant sur Mars, sont les mises bout à bout des photos prises par la petite caméra WiFi qui avait servi à faire le selfie du rover et de la plateforme d’atterrissage côte à côte.

13) LES MISSIONS EN COURS ET FUTURES.

Une mission Indienne, Mangalayaan ou MOM (Mars Orbiter Mission) est surtout un démonstrateur technologique

Une mission NASA : MAVEN (Mars Atmosphere  and Volatile Evolution Mission) chargé d’étudier principalement l’atmosphère martienne et de confirmer la cause de sa disparition

La mission Exomars 2016 de l’ESA a décollé et partiellement réussie (TGO)

L’Émirat Arabe Uni (UAE) a lancé sa sonde Hope (Espoir) sur orbite polaire.

D’autres pays vont suivre, notamment Exomars 2022 avec le rover de l’ESA Rosalind Franklin

Les retours d’échantillons de Perseverance

14) L’HOMME SUR MARS LES DANGERS.

Les dangers/défis des séjours dans l’espace :

·         Les radiations, les effets sur le corps humain

·         Le régolithe lunaire très abrasif

·         Les réserves (nourriture/oxygène) à trouver

·         Trouver une source d’énergie (nucléaire ?)

·         Vivre sur place.

LES RADIATIONS.

Il y a principalement deux types de rayonnements dangereux :

·         Les rayons cosmiques galactiques ou GCR (galactic cosmic rays), particules de haute énergie dues aux supernovae situées hors de notre système solaire

·         Les particules solaires énergétiques ou SEP (solar energetic particles) liées aux éruptions solaires et aux éjections de masse coronale (CME) de notre Soleil (protons)

Les CGR sont les particules les plus dangereuses. Les particules solaires (ions lourds et électrons) sont plus détectées avec plusieurs jours d’avance car notre étoile est scrutée en permanence et permettent d’anticiper leur arrivée.

Le risque d’exposition aux radiations dépend de ces trois facteurs :

·         L’altitude plus on monte, moins il y a de protection, de plus la zone des ceintures Van Allen est très dangereuse

·         Le cycle solaire (qui est de 11 ans) lors du max d’activité il y a de nombreuses émissions de particules

·         Le facteur personnel, certains individus sont plus sensibles que d’autres, les femmes sont aussi plus sensibles que les hommes

Il faut aussi garder en mémoire qu’un fort taux de radiations peut aussi endommager les circuits électroniques, ce qui va limiter par exemple la durée de vie de la sonde JUNO qui baigne dans le rayonnement intense de Jupiter.

Les dernières missions spatiales (ISS et Curiosity avec son détecteur RAD) ont (enfin !) effectué des mesures des radiations en cours de mission.

Les données collectées à bord de l’ISS, montrent que les astronautes sont soumis à une dose de l’ordre de 1 mSv par jour, c’est à dire la dose admissible pour un an pour le public. De même, les données relevées sur Curiosity montrent que l’exposition aux radiations pour les astronautes d’un voyage martien serait critique. On évalue un voyage sur Mars aller-retour et séjour à 1200 mSv. On voit que ces chiffres frôlent ou dépassent largement les limites admises, même si les astronautes sont considérés comme travailleurs du nucléaire.

Les dernières données semblent indiquer qu’une longue exposition aux radiations (ex : voyage vers Mars) même à faible dose, causeraient des problèmes mémoire irréversible aux astronautes

L’idéal pour réduire le temps d’exposition est de …réduire la durée du voyage !

Sinon pour s’en protéger, il n’y a pas à l’heure actuelle de remède miracle.

Les matériaux plastiques contenant beaucoup de molécules Hydrogène sont les meilleures protections.

LES AUTRES DANGERS.

Le vide : on a des combinaisons protectrices (à remettre au gout du jour)

Les variations de température (jour : +130°C, nuit : -180°C) idem

Le régolithe lunaire est très très abrasif et colle à tout vêtement, il reste stocké dans les poumons, il faut absolument s’en débarrasser avant d’entrer dans des zones de vie

L’absence de gravité joue aussi sur le corps humain (ISS) et surtout sur les globes oculaires, les astronautes voient moins bien De plus l’absence prolongée de gravité lors d’un long voyage peut être handicapant lors de l’arrivée sur place.

Tous ces dangers doivent être pris en compte lorsque nos vaillants scientifiques élaborent la possibilité de villages lunaires.

Ceux-ci seraient probablement situés près du Pôle Sud, où on sait qu’il y a de la glace. Les premières structures seraient gonflables mais protégées par des briques de régolithe fabriquées sur place à l’aide …d’imprimantes 3D.

Voir la vidéo de l’ESA : https://youtu.be/DCoV4CHBpp0

Si cette solution n’est pas retenue, il ne restera que les tunnels de lave !

POURQUOI MARS ?

Parce qu’elle est là ? Les autres planètes étant hors de portée.

La vie a-t-elle démarré sur Mars ? Si oui, cela veut dire que la vie est peut-être plus fréquente dans l’Univers que l’on ne croit. Peut-on trouver le maillon manquant entre l’inerte et le vivant ?

Le voyage vers Mars est énormément plus compliqué qu’un retour vers la Lune, de nombreux défis doivent être relevés :

·         Le coût : des dizaines de milliards de $, peut être des centaines, nécessite surement une coopération internationale

·         Technologique : la durée du voyage, actuellement 7 mois aller on reste sur place 18 mois et 7 mois le retour, difficile à imaginer sans saut technologique afin de réduire le temps de parcours

·         Longue période en apesanteur alors qu’à l’arrivée on aura besoin de toutes ses capacités pour atterrir

·         L’atterrissage pose problème, il doit être plus doux que pour les sondes automatiques déjà envoyées

·         Longue, trop longue exposition aux radiations

·         Il faut emmener avec soi tout ce dont on a besoin : nourriture, énergie, eau et oxygène au moins pour le début, avant de pouvoir traiter la glace martienne

·         Sinon, il faut envoyer sur place tout un ensemble de réserves qui attendront le premier équipage humain et (être sûr de) se poser à côté !

Difficile à imaginer dans un avenir proche même si les Américains pensent à 2033 !! Réaliste ???????

COMMENT ALLER VERS MARS ?

On ne peut pas partir vers Mars à n’importe quel moment.

En effet la distance entre la Terre et Mars peut varier de 60 millions (opposition) à 400 millions de km

Chemin le plus court : départ 50 jours avant les oppositions

Il faut attendre une fenêtre de lancement pour dépenser le moins de carburant

Une fenêtre se présente tous les 26 mois

Trajet : 6 mois à 9 mois suivant le carburant Même problématique pour revenir de Mars

Mais, il existe parmi toutes ces fenêtres, certaines qui sont plus économiques que d’autres, et leur fréquence est de tous les 15 ans. Les prochaines dates favorables : 2018 ; 2033 ; 2048 etc..

Illustration : le Starship de SpaceX

Crédit : SpaceX

La durée du voyage est un facteur fondamental.

Certains proposent de réduire le temps de voyage vers Mars :

·         SpaceX pense y arriver en 100 jours ou moins (au lieu de 200) grâce au Méthane liquide utilisé à la place de l’Hydrogène liquide

·         On investit beaucoup dans l’Hydrogène métallique !

·         La propulsion plasmique (VASIMR) mis au point par un ancien astronaute Frank Chang-Diaz avec sa société Astra ; il prétend pouvoir atteindre Mars en 39 jours.

·         La NASA pense de plus en plus à la propulsion nucléaire.

Néanmoins de nombreux autres projets existent….même des voyages sans retour..

Tout voyage vers Mars avec des astronautes doit au moins comprendre :

·         Des éléments d’habitation qui auront été envoyés précédemment

·         Des machines permettant la fabrication d’air, d’eau et de carburant avec le matériel martien

·         Un système d’atterrissage « doux », rétrofusées et/ou nouveau parachute

·         Un système d’atterrissage précis très proche de la base envoyée précédemment sinon…

·         Un minimum de nourriture terrestre permettant de démarrer

Et le retour ! Une puissante fusée devra faire quitter le sol martien et se précipiter vers la Terre.

Mais on va arriver avec une vitesse jamais atteinte, vers les 15 km/s. On ne peut pas (d’après les experts) rentrer directement dans l’atmosphère terrestre à cette vitesse. Il faut perdre de la vitesse, on va frôler la Terre une ou deux fois, faire le tour de la Lune et enfin pénétrer l’atmosphère et atterrir.

Bref une belle aventure !

Ça restera surement encore un rêve lointain, mais certains rêves deviennent réalité….

CONCLUSION

QU’A-T-ON APPRIS ?

Mars dans le passé très lointain était chaude et humide, mais sa petite taille a scellé son sort.

Mise au jour de gypse et d’argiles, marqueurs de présence d’eau stable et neutre pendant une certaine période

Mars possédait de l’eau liquide de façon stable et pendant de relativement longues périodes (galets usés par le courant), elle est maintenant sous forme de glace dans le sol et aux pôles

Mars avait tous les ingrédients de base de la chimie organique et donc possédait un environnement favorable à la vie

Par contre nous n’avons rien mis en évidence correspondant au démarrage d’une quelconque vie biologique malgré le CH4 découvert

Le niveau des radiations pendant le voyage et sur Mars est un facteur très dangereux pour de futurs astronautes.

POUR ALLER PLUS LOIN :

Trop de références pour être listées ici, voir le site planetastronomy.com dossier Mars.

Voir aussi parmi les CR des conférences, les conférences sur Mars.

Bon ciel à tous

Jean Pierre Martin 

www.planetastronomy.com

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