Mise à jour 30 Novembre 2021.
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 :
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 :
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
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