Comment tu vas mourir sur Mars?
BEAUCOUP D'ESPOIRS SE SONT INSCRITS POUR UN TICKET ALLER SIMPLE À LA PLANÈTE ROUGE. MAIS S'ILS NE SONT PAS PRÉPARÉS, LE VOYAGE PEUT ÊTRE COURT
Nous sommes sur le chemin de Mars. La NASA a prévu de planter des astronautes à la surface d'ici la vingtaine. Les compagnies de vol spatial privé comme SpaceX ont également exprimé leur intérêt à commencer leurs propres colonies là-bas, alors que l’infâme projet de Mars One a déjà engagé des civils pour un voyage aller simple vers notre voisin planétaire en 2020.
Alors que beaucoup peuvent rêver de vivre leurs jours restants sur Mars, ces jours peuvent être numérotés. L'environnement martien pose des défis importants à la vie terrestre et l'établissement d'un habitat de Mars nécessitera une extraordinaire technologie et un savoir-faire technologique pour assurer la sécurité de ses résidents.
La technologie nécessaire pour maintenir les astronautes en vie sur Mars n'est pas prête, et ce n'est peut-être pas de nombreuses années.
Bien que nous puissions bientôt les lancements de véhicules nécessaires pour le transport de personnes vers Mars, beaucoup de la technologie nécessaire pour maintenir les astronautes en vie sur la planète est tout simplement pas prêt - et il ne peut pas être pendant de nombreuses années. Pour ceux qui souhaitent se rendre à Mars dès que possible, prenez-vous compte: un certain nombre de résultats tragiques attendent si vous vous dirigez trop tôt.
Vous allez écraser
Disons que vous avez passé de nombreux mois dans votre voyage spatial profond et que vous l'avez finalement passé en orbite autour de la planète rouge. Toutes nos félicitations! Maintenant, vous devez aller à la surface - et cela va être délicat.
Le problème est l'atmosphère de Mars. L'air autour de Mars est assez mince - environ 100 fois moins dense que l'atmosphère autour de la Terre. Les vaisseaux spatiaux qui retournent sur notre planète reposent sur une combinaison de parachutes et de traînées de l'atmosphère pour les ralentir. Plus l'objet est lourd, plus il est nécessaire de l'empêcher de claquer dans la surface.
Mais avec si peu d'atmosphère autour de Mars, l'atterissage doux d'une grande quantité de poids sur la planète sera difficile. Les objets lourds ramasseront trop de vitesse pendant la descente, ce qui donnera un impact profond.
"La façon dont nous traversons l'atmosphère à la surface est un défi critique", a déclaré Bret Drake, directeur adjoint du bureau de planification des missions d'exploration à la NASA, à Popular Science. "Avec les techniques d'atterrissage actuelles, nous ne pouvons atterrir qu'une tonne métrique sur Mars. Ce n'est pas assez grand pour faire passer une colonie; Nous aurons besoin de capacités beaucoup plus grandes. "
Selon Drake, la NASA devra débarquer entre 20 et 30 tonnes métriques en un seul voyage pour obtenir tous les astronautes et les fournitures nécessaires pour un habitat planétaire à la surface en toute sécurité. Pour ce faire, l'agence spatiale propose des projets d'architecture unique, notamment leur décélérateur gonflable à faible densité. Comme une soucoupe volante emblématique, la forme du disque LDSD et le ballon gonflable ajouté augmentent la superficie de l'émetteur, ce qui lui permet de ralentir dans des atmosphères plus fines.
Le LDSD est toujours soumis à des tests ici sur la planète Terre, avec un prochain test à Hawaii prévu pour juin. La question de savoir si l'ennemi sera en mesure d'atterrir une lourde charge utile sur la surface de Mars n'a pas encore été déterminée.
Quant à Mars One et SpaceX, aucune information spécifique n'a été donnée sur la façon dont ils envisagent d'atterrir sur Mars pour l'instant.
Vous allez congeler
Bienvenue à Mars! (Cela suppose que vous l'avez fait d'une seule pièce.) Il est temps de se familiariser avec les conditions météorologiques de votre nouvelle maison.
Les températures de Mars atteignent environ -81 degrés Fahrenheit, mais oscillent sauvagement en fonction de la saison, de l'heure et de l'emplacement, allant de 86 degrés Fahrenheit près de l'équateur à -284 degrés Fahrenheit près des pôles. Cela signifie que les astronautes devront être équipés pour lutter contre le froid sévère et amer.
La NASA a beaucoup appris à propos d'abriter les astronautes à partir des températures fluctuantes, grâce à des années de logement d'humains sur la Station spatiale internationale. Lorsqu'il est exposé au soleil, l'ISS dure des échauffements supérieurs à 200 degrés, puis plonge dans des températures de 200 degrés sur le côté nocturne de la Terre. Les combinaisons spatiales de l'ISS et des astronautes utilisent des systèmes de contrôle thermique spécialisé et des procédés comme la sublimation à la fois pour repousser l'excès de chaleur et pour protéger les gens contre le froid.
Pourtant, ces systèmes de contrôle sont conçus pour fonctionner bien sous vide. Des méthodes entièrement nouvelles seront nécessaires pour les costumes spatiaux et les habitats dans l'atmosphère de Mars. Bien qu'il soit mince, il contient encore des gaz qui peuvent convection de chaleur vers et à partir d'un costume (semblable à la façon dont le vent nous refroidit ici sur Terre). Ainsi, les astronautes se sentent que la température rapide change beaucoup plus durement.
"Nous aurions besoin d'une solution qui offre une meilleure isolation pour les environnements froids et une manière différente de rejeter la chaleur pour les environnements chauds", explique Drake. "Un vêtement spatial dans le vide est très semblable à un thermos, mais un costume spatial sur Mars est beaucoup plus comme une tasse de café assise sur un comptoir de cuisine - le café refroidit beaucoup plus rapidement dans la tasse simple sur le comptoir par rapport au café Dans la thermos. "
Tu vas mourir de faim
Vivre dans un habitat sur la surface martienne sera quelque peu similaire à vivre dans les avant-postes de recherche éloignés de l'Antarctique. Toute la nourriture et les fournitures nécessaires pour ces stations doivent provenir d'autres continents, et les missions de réapprovisionnement de marchandises ne sont pas fréquentes.
Mars est juste un peu plus éloigné de la civilisation traditionnelle que l'Antarctique, et toute mission de réapprovisionnement dans un habitat martien prendrait des mois ou des années pour compléter. Si une colonie espère survivre sur la planète rouge, il doit y avoir une forme d'autosuffisance en matière de nourriture. Cela signifie que vous aurez besoin de compétences agricoles interplanétaires.
Le plan de Mars One consiste à faire pousser des cultures à l'intérieur sous un éclairage artificiel. Selon le site Web du projet, 80 mètres carrés d'espace seront consacrés à la croissance des plantes dans l'habitat; La végétation sera maintenue à l'aide d'eau soupçonnée dans le sol de Mars, ainsi que du dioxyde de carbone produit par l'équipe initiale de quatre membres.
"La quantité de cultures que vous pourriez supporter simplement en utilisant le CO 2produit par les gens suffit à nourrir la moitié de l'équipage".
Toutefois, les analyses menées par les chercheurs du MIT l'année dernière montrent que ces chiffres ne s'accrochent pas.
"Lorsque vous cultivez toutes les cultures nécessaires pour nourrir quatre personnes indéfiniment, le dioxyde de carbone produit par l'équipage est insuffisant pour maintenir les cultures vivantes", explique Sydney Do, un ingénieur aérospatial au MIT et auteur principal du rapport. "Donc, essentiellement, les cultures disparaissent très rapidement, dans les 12 à 18 jours." L'ajout de plus de gens ne résoudrait pas le problème, car il n'y aurait plus rien à manger. "La quantité de cultures que vous pourriez supporter simplement en utilisant le CO 2 produit par les gens suffit à nourrir la moitié des besoins alimentaires de l'équipage", a déclaré Do. Parlez d'un catch-22.
Alors, qu'est-ce qui peut être fait pour résoudre ce problème? Vous pouvez cultiver moins de cultures, mais cela signifie que les astronautes finiront par manquer d'une importante source de nourriture. Ou vous pouvez trouver un moyen d'introduire du dioxyde de carbone supplémentaire, peut-être grâce à la technologie de lavage au CO 2 . Une telle innovation, qui impliquerait l'absorption de gaz provenant de la mince atmosphère martienne, n'en est qu'à ses balbutiements ici sur terre. Mais si une telle technologie peut être développée pour un habitat martien, l'utilisation de celle-ci pour accroître une offre accrue de cultures peut avoir des conséquences en ce qui concerne l'approvisionnement en oxygène de l'équipage.
Vous supprimez (ou peut-être exploser)
Cultiver des cultures sur Mars n'est pas seulement pour nourrir les astronautes affamés; Les plantes serviront de source essentielle d'oxygène renouvelable pour l'habitat. C'est une option bien meilleure que d'envoyer systématiquement de lourds réservoirs d'oxygène sur la planète rouge, qui prendra beaucoup d'espace précieux dans les missions de réapprovisionnement et coûtera beaucoup d'argent pour le transport.
Des études ont montré que les plantes pourraient grandir dans le sol martien, mais les cultures n'ont jamais été cultivées dans l'environnement de gravité de Mars, de sorte que d'autres essais sont nécessaires pour voir si la végétation peut survivre. Mais si cela fonctionne, les plantes nécessaires pour alimenter un équipage multi-personnes produiront beaucoup d'oxygène. Et ce n'est pas nécessairement une bonne chose.
Selon le rapport de Do, trop d'oxygène dans un environnement fermé peut entraîner un risque accru de toxicité de l'oxygène pour l'équipage et, pire encore, des explosions spontanées. Donc, O 2 devra être évacué de l'habitat. Pour ce faire, les astronautes auraient besoin d'une méthode spécialisée pour séparer l'oxygène du courant gazeux. Il existe un certain nombre de méthodes pour le faire ici sur Terre (distillation cryogénique et adsorption à la pression), mais aucune de ces technologies n'a été testée pour un environnement martien et une recherche et un développement considérable seraient nécessaires pour rendre ces techniques viables sur une autre planète.
"Un développement significatif de la technologie est nécessaire, parce que la technologie n'est pas là maintenant", explique Do. "Les technologies nécessaires à cet habitat peuvent fonctionner ici sur Terre, mais elles ont besoin de beaucoup de tendances humaines et sont très importantes. En termes d'utilisation pratique dans un environnement spatial, il faudrait les miniaturiser, diminuer les coûts et augmenter leur fiabilité ".
Récemment, la NASA a proposé "ecopoiesis" sur Mars - créer un écosystème fonctionnel capable de soutenir la vie. Leur idée est d'envoyer des organismes de la Terre sélectionnés - comme certaines cyanobactéries - à Mars, qui peut ensuite se nourrir du terrain rocheux de la planète pour produire de l'oxygène. "En fin de compte, les biodénomes sur Mars qui entourent l'oxygénothérapie fourni par l'écopoïèse par des systèmes de conversion bactériens ou alimentés par des algues pourraient mettre la planète rouge, héberger des équipes expéditionnaires", selon une déclaration de la NASA. Cependant, l'agence spatiale n'a pas précisé la quantité de dioxyde de carbone dont les organismes auraient besoin, et qu'ils pourraient ou non être entretenus par l'air produit par des membres d'équipage.
Et puis il y a MOXIE - l' expérience d'utilisation de ressources in situ de Mars Oxygen - qui pourrait nuire à la dépendance à l'oxygène à base de plantes. Développé par les chercheurs du MIT, cette machine fonctionne en prenant du dioxyde de carbone de l'atmosphère de Mars et en le divisant en oxygène et en monoxyde de carbone. Une version à petite échelle de MOXIE fera son chemin vers Mars sur le prochain routeur de la NASA, prévu pour un lancement 2020. Si cela fonctionne, MOXIE pourrait fournir une source d'oxygène renouvelable sans l'énigme posée par les cultures en pleine croissance.
Vous ne pouvez même pas y arriver
Tous ces scénarios ne deviennent des problèmes critiques que si vous parvenez à devenir Mars en premier lieu. Mais la triste vérité est que vous ne pourriez même pas survivre au voyage. Sauf toute complication avec le matériel du vaisseau spatial ou tout déroulement involontaire avec des débris spatiaux, il y a encore un gros tueur qui se cache dans l'espace qui ne peut être facilement évité: le rayonnement.
Au-delà de l'orbite terrestre inférieure, l'environnement de l'espace profond est rempli de rayons cosmiques - particules hautement dynamisées. Ce rayonnement spatial pénètre facilement dans les murs de l'engin spatial, et il est possible que l'exposition à long terme puisse avoir des effets étranges sur la santé humaine.
Une étude récente sur les souris a révélé que l'exposition à long terme aux rayons cosmiques pourrait conduire à des changements anormaux dans le cerveau . Après avoir soumis les souris à des rayons cosmiques simulés, les chercheurs ont remarqué que les souris avaient perdu de nombreuses synapses cérébrales importantes. Des études comportementales subséquentes sur les souris ont montré qu'ils présentaient moins de curiosité et semblaient confus - un résultat étrange, avec des conséquences désagréables pour un futur voyage à Mars.
Au-delà de l'orbite de la Terre basse, l'environnement de l'espace profond est rempli de rayons cosmiques.
Mais peut-être encore plus alarmant est la capacité connue des rayonnements spatiaux d'augmenter la probabilité de contracter un cancer. À l'heure actuelle, la NASA surveille l'exposition quotidienne de chaque astronaute aux rayonnements spatiaux au cours de sa carrière. Si jamais un individu atteint un risque accru de 3 pour cent de cancer mortel par rayonnement spatial, la NASA fonde l'astronaute pour de bon.
Sur la station spatiale, les astronautes sont partiellement protégés contre les rayons cosmiques grâce au champ magnétique de la Terre. Cela leur prend un certain temps avant d'atteindre cette limite de 3 pour cent. Mais sur un long voyage spatial d'une longue durée, il n'y a pas de magnétosphère pour les garder en sécurité. De plus, certains astronautes peuvent être plus sensibles à l'exposition au rayonnement que d'autres.
"Parce que les femmes en général vivent plus longtemps que les hommes, dans le modèle de prédiction de la NASA, elles sont beaucoup plus susceptibles de développer un cancer de leur vie avec la même exposition que les hommes", déclare Dorit Donoviel, adjoint scientifique en chef de l'Espace national Institut de recherche biomédicale (NSBRI), dit. "Les calculs ont indiqué qu'une femme ne devrait probablement pas aller à Mars, car l'exposition cumulative pendant la durée de la mission dépasserait le risque maximal admissible de cancer à vie de 3 pour cent".
Mars ou buste?
Tout cela peut sembler un problème majeur, mais il souligne combien d'obstacles nous devons surmonter avant de partir à Mars. La NASA admet qu'elles ne sont pas tout à fait prêtes non plus, l'agence spatiale sollicitant actuellement des idées du grand public sur la façon de garder les astronautes de Mars en sécurité. Le concours - baptisé « Défi Journey to Mars » - accordera 5 000 $ à trois participants gagnants qui proposent des moyens de développer les éléments nécessaires au maintien d'une présence humaine sur la planète rouge.
"Cela pourrait inclure l'abri, la nourriture, l'eau, l'air respirant, la communication, l'exercice, les interactions sociales et la médecine, mais les participants sont encouragés à considérer des éléments innovants et créatifs au-delà de ces exemples", a déclaré la NASA dans un communiqué sur le défi.
On sait peu de choses sur les plans d'SpaceX pour une mission de Mars, mais le chef de la direction, Elon Musk, dit qu'il espère dévoiler les détails plus tard cette année. Pourtant, l'administrateur de la NASA Charles Bolden a envoyé un message pour SpaceX, Mars One et toutes les autres entreprises privées qui rêvent de visiter la quatrième roche du soleil: vous aurez besoin d'aide. S'exprimant lors d'une réunion du Comité de la Chambre des États-Unis en avril sur l'espace et la technologie, Bolden a exprimé sa confiance dans les efforts de la NASA pour se rendre à Mars malgré les défis, bien qu'il ait moins de confiance pour tous les efforts privés. "Aucune entreprise commerciale sans le soutien de la NASA et du gouvernement va arriver à Mars".
Les défis de survivre à long terme dans un habitat de Mars sont également explorés dans The Martian , le premier roman d'Andy Weir qui recevra le traitement de Hollywood plus tard cette année . Le livre suit l'astronaute Mark Watney, qui lutte pour survivre seul sur Mars après que son équipage l'a faussé pour mort et quitte la planète sans lui. Watney doit surmonter des obstacles importants, comme la croissance de sa propre nourriture et la recherche de moyens intelligents pour se procurer de l'eau. Weir fait écho à un sentiment partagé par la NASA: même si vous disposez de la bonne technologie, vous ne pouvez pas vous préparer à une mission parfaitement exécutée. "La principale chose que vous devez faire pour un voyage à Mars explique les échecs", dit-il. "Comment vous assurez-vous que le plan de la mission explique cela et cela? Pour le livre, j'utilise mon imagination sur ' Hé, qu'est-ce qui pourrait se briser? Mais il y a plusieurs choses, plusieurs problèmes que nous n'avons pas encore résolus. "
Bien que le livre de Weir se concentre sur le pire des cas, il est convaincu que nous allons arriver à notre voisin un jour; Il faudra beaucoup de temps et beaucoup d'argent. «Arriver à Mars est une entreprise énorme que je ne pense pas que nous avons la technologie à faire actuellement», explique Weir. "Mais nous pourrions. Cela se produira."