SI VOUS SOUHAITEZ UN JOUR CONSTRUIRE UNE MAISON SUR MARS

L’homme a toujours été un être curieux, et son intérêt pour l’exploration et la compréhension de l’univers qui l’entoure l’a conduit, il y a des milliers d’années, à porter son regard vers le ciel. Mais aujourd’hui, nous n’observons pas seulement les corps célestes avec intérêt et admiration, mais avec le désir de les conquérir. La colonisation d’autres planètes est devenue l’une des questions les plus intéressantes et les plus pressantes de notre époque. Après plusieurs décennies d’exploration spatiale et de visions fantastiques de l’expansion humaine dans l’univers, nous sommes maintenant au seuil de la réalité, prêts à réaliser le rêve de coloniser d’autres mondes.

Près de 50 ans après la dernière fois qu’un astronaute a posé le pied sur la surface de la Lune, la NASA, en collaboration avec l’Agence spatiale européenne (ESA), l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), l’Agence spatiale canadienne (CSA) et un certain nombre d’entreprises privées, a lancé la mission Artemis dans le but non seulement de revisiter la Lune, mais aussi de créer le premier avant-poste humain au-delà de l’orbite terrestre^[1] .

La mission Artemis a pour but d’assurer une présence humaine et robotique à long terme sur la Lune et son orbite et, en cas de succès, de constituer une étape intermédiaire avant l’envoi d’astronautes sur Mars^[2] . Pour ce faire, la NASA utilisera le SLS (Space Launch System), un système de lancement spatial sous la forme d’une fusée modulaire super-lourde. Il s’agit de la fusée la plus puissante créée par l’humanité, capable d’envoyer le vaisseau spatial Orion, quatre astronautes et une importante charge utile directement sur la Lune en une seule mission^[3] .

Compte tenu de l’ampleur du projet, la mission est divisée en plusieurs phases. Le premier lancement non habité a eu lieu en novembre 2022 et Artemis I est revenu avec succès sur Terre en décembre 2022, après près d’un mois de vol au-dessus de la Lune, démontrant les capacités de la capsule Orion, de son module de service et de la fusée géante SLS^[4] .

Un aperçu complet de Gateway, y compris les éléments des partenaires internationaux. Construite avec des partenaires commerciaux et internationaux, Gateway est essentielle pour une exploration durable de la Lune et servira de modèle pour les futures missions sur Mars.^{^[5]}

Le plan de la NASA prévoit le prochain lancement d’Artemis II avec quatre astronautes à bord en 2024, dans le but de faire le tour de la Lune. Il sera suivi par Artemis III en 2025, qui se posera sur la Lune et y restera environ une semaine^[6] , et par les missions Artemis IV et V en 2027 et 2028, qui livreront Gateway, une petite station spatiale habitée en orbite autour de la Lune, en deux arrivées^[7] .

Derrière toute cette action, de nombreuses questions se posent sur l’habitabilité et la subsistance humaine à une telle distance de la Terre, car la Lune n’est pas l’endroit le plus propice à la vie et est environ mille fois plus éloignée que la Station spatiale internationale. La recherche d’une alternative pour utiliser les ressources sur place se poursuit.

Une maison sur une autre planète

Le projet d’aciérie sur Mars[8]

Jusqu’à présent, des quartiers d’habitation étanches ont été conçus pour la station spatiale lunaire, dans lesquels les astronautes pourront vivre et mener des recherches pendant leur séjour dans l’avant-poste lunaire. Le module d’hébergement est basé sur le vaisseau spatial actuellement utilisé pour transporter le fret vers la station spatiale internationale^[9] . En ce qui concerne la base d’hébergement des astronautes sur notre satellite, la NASA a attribué un contrat de 57,2 millions de dollars à Icon, Texas, États-Unis, pour développer la technologie nécessaire à la construction de routes, de pistes et éventuellement de maisons sur la Lune en utilisant l’impression 3D et le sol lunaire comme matériau^[10] .

Dans le cadre du programme NextSTEP de la NASA, d’autres entreprises proposent des alternatives. Lockheed Martin développe des concepts d’habitats gonflables qui offrent la possibilité de construire des objets spatiaux moins lourds, plus volumineux, plus mobiles et moins coûteux à installer que les structures classiques à parois solides^[11] .

Dans le contexte de la colonisation d’autres planètes, le terme “utilisation des ressources in situ” (ISRU) est apparu, c’est-à-dire la pratique consistant à collecter, traiter, stocker et utiliser des matériaux trouvés ou produits sur d’autres objets astronomiques (Lune, Mars, astéroïdes, etc.) pour remplacer les matériaux qui seraient autrement apportés de la Terre^[12] . Cette orientation se développe activement dans le contexte de la recherche sur les propriétés des sols lunaires et martiens et sur leur aptitude à servir de matériaux de construction. Les scientifiques ont montré que les sols lunaires et martiens peuvent être transformés en béton géopolymère qui, sur notre planète, constitue une excellente alternative environnementale au ciment traditionnel^[13] . Il convient toutefois de souligner que ces recherches ont été menées sur des sols lunaires et martiens modélisés^[14] .

Les défis scientifiques donnent parfois lieu à des solutions non triviales. Des scientifiques britanniques ont créé un nouveau matériau plus solide que le béton, à base d’amidon de pomme de terre, de poussière extraterrestre et de sel^[15] . Cette expérience est une version améliorée des travaux antérieurs de l’équipe, qui utilisait le sang et l’urine des astronautes comme agent liant. L’inconvénient de cette méthode était le besoin constant de sang. Dans la nouvelle version de l’étude, l’amidon est déjà utilisé comme nourriture pour les astronautes et le sel, le chlorure de magnésium, peut être obtenu à partir de la surface de Mars ou des larmes des astronautes^[16] . En effet, dans l’espace, les larmes des astronautes sont une matière beaucoup plus facilement disponible que leur sang.

Essai de rupture de la structure gonflable de Lockheed Martin ^{^[17]}

Tout habitat, quel que soit son aspect, a besoin d’électricité pour fonctionner. L’absence d’atmosphère, dans ce cas, joue un rôle positif et fait des panneaux solaires l’une des solutions les plus évidentes et les plus prioritaires^[18] . Une option possible serait un panneau solaire vertical de 18 mètres de haut placé sur le pôle sud de la Lune. La position verticale est dictée par la position du Soleil, qui dépasse à peine l’horizon dans cette région. Les panneaux seraient reliés par des câbles de plusieurs kilomètres de long et attachés à des véhicules qui pourraient les transporter à différents endroits^[19] .

Manger, boire, respirer… coloniser

Illustration graphique de cellules solaires mobiles^{^[20]}

Dans la station spatiale internationale, la question de l’air et de l’eau est organisée de la manière suivante : l’oxygène est produit par électrolyse, lorsqu’un courant électrique traverse l’eau et que le liquide se décompose en molécules d’oxygène et d’hydrogène. Ce système fonctionne depuis la création de la station. Il faut environ 1 litre d’eau pour fournir à une personne une dose quotidienne d’oxygène. Des bouteilles d’oxygène sont présentes à bord en cas d’urgence. L’hydrogène n’est pas utilisé à bord de l’ISS et est rejeté dans l’espace. L’eau, en revanche, est livrée occasionnellement par des cargos et est réutilisée plusieurs fois grâce à des systèmes de purification. Environ 93 % des liquides utilisés ou expulsés, tels que les eaux de lavage, les déchets de l’équipage (urine) et l’humidité excédentaire de l’air, sont collectés, filtrés et réutilisés^[21] . Mais n’oublions pas que la Station spatiale internationale se trouve à une altitude moyenne de 420 kilomètres. Les astronautes peuvent mettre entre 4 heures et 3 jours pour l’atteindre, en fonction du vaisseau spatial utilisé et des paramètres de la mission^[22] .

La durée et la portée des missions spatiales humaines sont sur le point d’augmenter rapidement, et les systèmes de survie sont soumis à des exigences élevées et à une autonomie souhaitable. Pour répondre au besoin humain fondamental de respirer, la NASA teste déjà un système de haute technologie à bord de la station spatiale qui éliminera le dioxyde de carbone (CO₂ ) et l’humidité à l’intérieur d’Orion à l’aide d’un produit chimique à base d’amine combiné au vide de l’espace. Le système Amine Swingbed est conçu pour fournir de l’air sûr à l’équipage, contrôler la condensation et protéger les équipements sensibles^[23] .

L’air est évidemment un élément vital pour la vie humaine, mais c’est aussi un composant clé du carburant des fusées. Dans la perspective d’un voyage vers Mars, outre le propergol lui-même, les astronautes devront emporter deux fois leur poids en oxygène à brûler, faute de quoi il pourrait s’agir d’un “voyage à sens unique”. Par exemple, pour ramener quatre astronautes de Mars à la Terre, il faudrait environ 7 tonnes de propergol et 25 tonnes d’oxygène, sans compter l’oxygène nécessaire à la respiration. C’est pourquoi la production “locale” d’oxygène est un véritable défi pour les scientifiques^[24] .

En février 2021, le rover Persévérance de la NASA s’est posé sur la planète rouge, auquel était attaché un bloc de la taille d’un grille-pain, MOXIE (Mars Oxygen Resource Utilisation Experiment), dont la mission était de produire de l’oxygène sur Mars. Une molécule de dioxyde de carbone dans la fine atmosphère de Mars est composée d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène, et MOXIE a simplement extrait les molécules d’oxygène sous l’influence de températures élevées, environ 800 degrés Celsius^[25] . Le 6 septembre 2023, la mission MOXIE s’est achevée et a réussi à produire un total de 122 grammes d’oxygène martien, soit environ la quantité inhalée par un petit chien en 10 heures^[26] .

Les différentes parties du véhicule MOXIE[27]

La production et le recyclage de l’oxygène, du dioxyde de carbone (CO₂ ) et du carburant sont essentiels pour les projets de colonisation, car il sera difficile et coûteux, voire impossible, de reconstituer les ressources. Dans le cadre de la transition vers une énergie propre sur Terre, des dispositifs photoélectrochimiques (PEC) sont à l’étude pour produire de l’hydrogène et des carburants à base de carbone en utilisant la lumière du soleil à partir du CO₂ . Ils reproduisent essentiellement la photosynthèse artificielle comme les plantes, mais sous l’influence du rayonnement électromagnétique. Leur conception monolithique et leur extrême dépendance à l’égard de l’énergie solaire les rendent intéressants pour les applications spatiales^[28] .

Une nouvelle étude parrainée par l’ESA et réalisée par des scientifiques du Royaume-Uni et d’Europe a modélisé la faisabilité théorique de ces dispositifs sur la base des conditions environnementales attendues sur la Lune et sur Mars^[29] . Ils ont notamment étudié l’effet de la poussière lunaire combinée au vent solaire qui provoque des charges électrostatiques dans la poussière résultante, ainsi que les fréquentes tempêtes de poussière sur Mars, sur les performances des dispositifs. Des revêtements autonettoyants ont été proposés comme solution au problème.

La réduction de l’irradiation solaire a également été prise en compte, et l’une des technologies qui pourrait être utilisée dans les dispositifs de production d’oxygène et de carburant alimentés par l’énergie solaire sur la Lune et sur Mars est celle des concentrateurs solaires, qui permettent d’obtenir des dispositifs plus performants et d’une plus grande densité de puissance. Grâce à cette machine, les scientifiques ont montré que les dispositifs photoélectrochimiques constituent une option prometteuse pour les environnements terrestres, lunaires et martiens lorsqu’il s’agit d’étudier l’efficacité réaliste de la conversion de l’énergie solaire en énergie chimique sur le long terme ; Cependant, d’un point de vue expérimental et théorique, des défis et des questions subsistent quant à l’application de ces dispositifs sur la Lune et sur Mars, car ils ne prennent pas en compte tous les défis environnementaux auxquels un dispositif est confronté dans l’espace, tels que les radiations cosmiques, les radiations extrêmes et d’autres problèmes environnementaux^[30] .

Le pôle sud de la Lune, qui n’est même pas visible depuis la Terre, attire l’attention des chercheurs. En raison de l’inclinaison de notre satellite, le soleil se trouve toujours autour de l’horizon et, au pôle, seuls les hauts sommets sont éclairés, tandis que les zones basses se trouvent dans ce que l’on appelle les régions d’ombre constante. La température dans cette région peut descendre jusqu’à -250 degrés Celsius, plus froide que celle de Pluton, alors que la partie éclairée par le Soleil se réchauffe jusqu’à 120 degrés Celsius (en raison de l’absence d’atmosphère). Les molécules d’eau qui pénètrent dans cette région obscure sont immédiatement gelées, sans possibilité d’évaporation, tombent à la surface et se mélangent au sol lunaire. Ce processus conduit à la formation d’importants dépôts de glace d’eau et rend cette région extrêmement intéressante du point de vue de la possibilité d’extraire des ressources en eau sur la Lune^[31] .

Dépôts de glace possibles sur la Lune[32]

Bien que la Lune ressemble visuellement à une boule de poussière sèche, des recherches confirment qu’il y a plus d’eau sur le satellite de notre planète qu’on ne le pensait jusqu’à présent. Ces résultats sont le fruit de l’analyse de verre d’impact dans des échantillons de roches lunaires prélevés par un rover chinois lors de la mission Chang’e-5. Selon des estimations prudentes, jusqu’à 297,6 milliards de tonnes d’eau pourraient être stockées dans les restes de minéraux fondus qui se sont évaporés de la surface lunaire à la suite de l’impact d’une météorite^[33] .

Alors que les scientifiques sont occupés à évaluer les ressources en eau de la Lune sur Terre, le Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) de la NASA a pour mission de cartographier les ressources en eau du pôle sud de la Lune. Le rover, qui a la taille d’une voiture de golf et fonctionne à l’énergie solaire, utilisera divers instruments scientifiques et une foreuse d’un mètre de diamètre pour prélever des échantillons à des endroits précis choisis par des experts et les analyser sur place^[34] . Les chercheurs pensent que la glace d’eau pourrait être transformée en eau potable et en carburant pour fusée^[35] . Le lancement de VIPER devait avoir lieu en décembre 2022, mais il a été reporté. Il sera le premier rover équipé de balises et devra visiter des endroits toujours dans l’ombre et parcourir 20 kilomètres en 100 jours^[36] .

Mais même si la source de l’eau importe peu, qu’elle soit extraite de la glace ou apportée, l’important est qu’elle soit immédiatement utilisable. Un projet appelé BIOWYSE, mené par la Commission européenne, espérait trouver une solution au problème du stockage de l’eau pendant de longues périodes, c’est-à-dire contrôler sa contamination par des micro-organismes, la désinfecter à l’aide de rayons ultraviolets au lieu de produits chimiques si nécessaire, et fournir “dans un gobelet” de l’eau potable entièrement utilisable. Le prototype est une machine d’environ un mètre de long, mais il est possible de créer un échantillon plus petit pour une utilisation dans l’espace. Les scientifiques pensent que le système lui-même pourrait être utile pour les futures missions, où l’eau pourrait rester non consommée pendant des mois jusqu’à l’arrivée des astronautes^[37] .

Aperçu schématique du cycle CROP

Les stagiaires de l’Agence spatiale européenne se concentrent sur le projet CROP® du DLR, qui vise à combiner la décomposition des déchets organiques avec un système hydroponique pour la culture de légumes. Ce système n’utilise pas de terre et les racines des plantes sont ancrées dans un substrat artificiel ou pendent directement dans une solution nutritive. Cette solution nutritive est générée par un biofiltre dans lequel des micro-organismes transforment les déchets biologiques tels que l’urée ou les résidus alimentaires et peut être utilisée comme engrais pour la culture de légumes sans terre. Comme tous les processus de décomposition ont lieu dans un environnement aqueux, le filtre peut être appelé un tas de compost liquide^[38] .

Dans le cadre d’expéditions spatiales de longue durée, il est logique que l’équipage ait accès à des aliments frais. Un système de serres produisant des aliments frais sur place est nécessaire pour disposer d’un approvisionnement continu en nourriture sans avoir à transporter des provisions de la Terre à la Lune ou à Mars, et de nombreux projets y sont consacrés. Depuis plusieurs années à bord de l’ISS, les astronautes utilisent des équipements tels que le système de culture modulaire européen (EMCS), lancé en 2006, pour étudier la croissance de plantes telles que le cresson. En 2018, l’ECMS a été remplacé par une machine similaire appelée Biolab, mais ces projets ne visaient pas à fournir de la nourriture aux astronautes, mais plutôt à étudier la croissance des plantes en orbite terrestre et à démontrer la faisabilité de l’agriculture spatiale.

Le projet EDEN ISS, financé par l’UE, construit une véritable serre planétaire basée sur le prototype analogique “Mobile Test Facility”, qui est testé en Antarctique depuis février 2018. Les modules de serre sont des éléments séparés et distincts de l’habitat, mais ils peuvent être intégrés au système de survie de la base, ce qui lui permet non seulement de cultiver des aliments, mais aussi de contribuer à la revitalisation de l’air et à la purification de l’eau. Mais quel que soit le degré de détail d’un projet, il fera toujours partie d’une infrastructure plus vaste et il est nécessaire de comprendre l’architecture de la mission dans laquelle il sera intégré, et une telle infrastructure/architecture n’existe pas à l’heure actuelle. En outre, l’environnement microbiologique et la manière dont les plantes réagiront au système du vaisseau spatial avec son environnement spécial et ses contaminants sont encore inconnus^[39] .

Une épreuve de force

Premières prises de vue à bord de la station spatiale internationale[40]

Imaginez-vous dans une sorte de bulle d’atmosphère habitée en compagnie d’autres étrangers, où vous accomplissez chaque jour une série d’actions monotones pendant plus de deux ans. Cela ressemble au prologue d’un thriller psychologique. Mais si l’on ajoute à ce fantasme les changements physiologiques liés à la gravité et à l’isolement, l’exposition aux radiations et l’altération du rythme circadien, ainsi que le sentiment d’un risque énorme : nous nous trouvons dans la perspective d’astronautes se rendant sur Mars.

La NASA procède à une sélection rigoureuse des astronautes : seuls 60 candidats sur plus de 18 000 seront autorisés à aller dans l’espace. De nombreux candidats viennent de domaines à haut risque et à haute responsabilité (pilotes de chasse, médecins). La maîtrise de soi et la capacité à prendre des décisions “à froid” sont cruciales. Et même après d’innombrables tests et contrôles psychologiques, plus de 50 % des incidents médicaux survenus chez les astronautes de l’ISS, si proche de la Terre, ont été liés à des problèmes psychologiques^[41] .

Compte tenu des ambitions des prochaines missions spatiales habitées et sur la base des recherches et de l’expérience acquises sur l’ISS et les missions suborbitales, ainsi que des études de simulation et des observations dans des conditions proches de la Terre, l’Agence spatiale européenne et ses partenaires ont préparé un livre blanc, élaboré par des experts européens indépendants, reflétant les lacunes de la recherche en matière de psychologie de l’exploration spatiale.

Le document aborde les questions de l’adaptation, du travail d’équipe, des expériences avant, pendant et après la mission, des marqueurs critiques des états psychophysiques, des facteurs de stress, des caractéristiques individuelles et d’équipe et des contre-mesures possibles à développer et à tester^[42] . Mais il est juste de dire que les questions à traiter sont bien plus nombreuses que les mesures préventives développées. Il est difficile de prévoir et de trouver une solution à un problème auquel personne n’a jamais été confronté auparavant, surtout lorsqu’il s’agit d’un système aussi délicat et complexe que la psyché humaine. Il ne peut y avoir de modèles ; les gens ne sont pas des robots.

Influence de la microgravité sur la physiologie humaine

Scott Kelly, l’astronaute américain sur lequel ont été menées les études les plus avancées sur les lésions cérébrales causées par la vie dans l’espace.[43]

L’homme est l’espèce la plus adaptable de la planète, capable de vivre dans des environnements très différents de la Terre. Mais l’espace représente un véritable défi pour l’adaptabilité humaine. Étant donné que l’homme a évolué dans la gravité terrestre et que notre corps tout entier fonctionne selon ses lois, l’absence de forces gravitationnelles fait payer un lourd tribut à tous les systèmes de l’organisme. Malgré la capacité de notre corps à s’adapter à n’importe quelle condition et à un environnement gravitationnel changeant, cela peut avoir des conséquences pathologiques.

Sur Terre, le système cardiovasculaire travaille contre la gravité pour empêcher le sang de s’accumuler dans les extrémités inférieures, alors que la microgravité provoque une redistribution drastique des fluides des jambes vers le haut du corps, ce qui augmente considérablement la pression intracrânienne. Au fil des semaines et des mois, le volume plasmatique, le nombre de globules rouges et le débit cardiaque diminuent, car le système cardiovasculaire est moins sollicité pour contrer la gravité. Lorsque l’astronaute revient sur Terre, le faible volume sanguin n’est pas suffisant pour maintenir le flux sanguin cérébral en position orthostatique.

Les effets de l’espace sur la circulation sanguine se produisent selon le schéma suivant : a) gravité normale (Terre) ; b) exposition aiguë à l’apesanteur (premières 24 heures dans l’espace) ; c) exposition prolongée à l’apesanteur ; d) retour sur Terre. Le système musculo-squelettique d’un astronaute est presque dans la même situation que celui d’un patient alité ; la microgravité entraîne une profonde atrophie musculaire, le pourcentage de perte de masse musculaire pouvant atteindre 50 %.

Malheureusement, ce problème n’est pas toujours complètement résolu après le retour sur Terre et de nombreux astronautes ont des problèmes avec les fonctions motrices de base et avec le simple maintien du corps en position verticale. Dans l’espace, les os sont beaucoup moins sollicités et l’ensemble de la structure en souffre, ce qui entraîne une déminéralisation du squelette et une diminution de la densité osseuse. Le calcium et d’autres minéraux osseux sont excrétés en plus grande quantité dans l’urine, ce qui augmente le risque de fractures.

En outre, les vols spatiaux affectent presque toutes les parties du cerveau dans une certaine mesure^[44] . Récemment, une expérience intéressante a été menée : des experts ont surveillé la santé de jumeaux, dont l’un, l’astronaute Scott Kelly, était à bord de l’ISS et son frère sur Terre. L’un des résultats a été que Scott avait raccourci ses télomères, les parties terminales des chromosomes qui les protègent contre les dommages. Habituellement, une réduction de la longueur de ces parties des chromosomes se produit au cours du processus de vieillissement. En orbite, cet effet est probablement dû à l’augmentation du rayonnement de fond^[45] .

Les effets d’un voyage spatial de longue durée sur un astronaute peuvent être très graves, ce qui appelle de nouvelles disciplines capables de traiter l’adaptation humaine à des conditions que nous ne sommes pas censés endurer. Des exercices fréquents, une alimentation appropriée, un réseau intégré de biocapteurs capables de détecter rapidement les marqueurs de santé et des traitements médicamenteux pour soutenir tous les systèmes corporels vulnérables sont des stratégies utilisées pour combattre les effets des voyages spatiaux, mais certains changements dans les conditions physiques sont inévitables et irréversibles, et créer une gravité artificielle sur un vaisseau spatial ou une base, compte tenu des lois de la physique que nous connaissons aujourd’hui, est presque impossible.

Le danger invisible

Sur Terre, la vie est protégée des rayonnements ionisants par l’atmosphère et un champ magnétique, qui protège également les astronautes de la station spatiale internationale, mais ils reçoivent malgré tout une dose de rayonnement équivalente à celle de la Terre pendant une année^[46] . La dose de rayonnement standard pour un être humain sur Terre est d’environ 0,0036 Sv/an (0,36 rad) ; les astronautes d’Apollo, au cours de leur courte mission qui n’a pas duré plus de 12 jours, ont reçu une dose de rayonnement moyenne sur leur peau de 0,38 rad (la dose la plus élevée enregistrée a été de 1,14 rad) – ce qui est comparable à deux scanners de la tête^[47] . La dose de rayonnement quotidienne sur la surface lunaire sera nettement plus élevée, surtout si l’on tient compte de la durée de la mission, et ne peut être quantifiée depuis la Terre.

Sur la base des données obtenues par le LND (Neutron and Dosimetry Research Facility) à bord de l’atterrisseur lunaire chinois Chang’e 4 sur les niveaux de rayonnement à la surface de la Lune, les scientifiques estiment que les astronautes en combinaison spatiale seront exposés à environ 60 microsieverts de rayonnement par heure. Globalement, les niveaux de radiation pourraient être 150 fois plus élevés que sur Terre^[48] . L’exposition aux radiations comporte des dangers imprévisibles et peut entraîner divers effets tels que des lésions du système nerveux, une maladie des radiations aiguës/chroniques, une altération de la structure de l’ADN, un risque accru de cancer, une dégénérescence des tissus et bien d’autres choses encore^[49] . Malgré les progrès considérables réalisés en 50 ans de recherche intensive, l’évaluation des risques et des dommages liés aux rayonnements reste un sujet complexe, notamment parce que les effets de l’exposition aux rayonnements dépendent de nombreux facteurs et ont un effet cumulatif.

Pour résoudre ce problème, les scientifiques développent et testent des gilets qui protègent les astronautes pendant les longues missions, lancent les mannequins Artemis I en résine époxy, qui reproduisent les os, les tissus mous et les organes d’une femme adulte et sont équipés d’un nombre incroyable de capteurs et de transducteurs. Afin de mesurer et de tester les effets des radiations sur les organes internes des femmes, la première mission habitée sur la Lune prévoit l’envoi d’une femme astronaute et des expériences biologiques sont menées dans l’espace lointain avec de la levure de boulangerie (Saccharomyces cerevisiae), qui est un analogue presque parfait des gènes humains, afin de déterminer comment les radiations affectent la structure de l’ADN^[50] .

Mais pour l’instant, les scientifiques n’ont pas encore suffisamment d’expérience en ce qui concerne les radiations provenant de l’espace lointain. Ce n’est pas encore le cas. En ce qui concerne les options pour traiter le problème localement, les particules chargées radioactives peuvent être contrées par la construction d’un bouclier anti-particules de taille égale. L’hydrogène est la meilleure option, mieux que l’acier ou le plomb. Les ingénieurs étudient la possibilité d’envelopper les habitats dans des coquilles riches en hydrogène ou de créer des structures gonflables et des combinaisons spatiales à l’aide de nanotubes hydrogénés.

Une option plus simple serait le sol lunaire, dont la couche épaisse pourrait fournir une protection contre les rayons cosmiques. En combinant l’idée de construire une structure avec des briques de sol lunaire imprimées en 3D, de la remplir de régolithe et d’y insérer un habitat gonflable, nous pourrions peut-être nous protéger non seulement des rayonnements cosmiques, mais aussi du bombardement constant de micrométéorites auquel la surface lunaire est exposée.^[51] . À l’heure actuelle, la menace météoritique est traitée par l’observation depuis la Terre et la prévision des risques^[52] . Au sol, cependant, tout dépend du hasard.

La poussière lunaire peut également poser problème. En raison de l’absence de vent, ses particules ne se frottent pas les unes aux autres et conservent des arêtes vives ; elles ont également une charge électrique et sont attirées par pratiquement tout. Les habitats lunaires doivent être équipés de filtres spéciaux pour empêcher la poussière de pénétrer, mais à l’extérieur, elle peut poser problème pour les systèmes et les mécanismes en mouvement (antennes, panneaux solaires, etc.). Elle peut aussi être un allergène, comme l’ont constaté les astronautes des missions Apollo, qui ont pourtant passé peu de temps sur notre satellite^[53] . L’étude des propriétés de la poussière lunaire est problématique car son comportement sur Terre et sur la Lune est différent. L’utilisation prévue est également différente : au lieu d’utiliser la véritable poussière lunaire pour des recherches futures aussi importantes, elle est vendue aux enchères^[54] .

Houston, nous sommes dans le pétrin

Le projet de base lunaire de l’ESA[55]

La distance entre la Terre et la Lune est d’environ 384 400 kilomètres et les communications radio bidirectionnelles peuvent couvrir cette distance en environ 2,6 secondes^[56] , tandis que le temps de vol est d’environ trois jours^[57] . Cela signifie qu’en cas d’urgence, il est possible d’envoyer un signal de détresse assez rapidement, d’obtenir une réponse et d’espérer que la mission de sauvetage sera couronnée de succès.

Mais la Lune dans le contexte de la colonisation n’est qu’un “point d’arrêt”, tous les plans sont dirigés vers Mars, dont la distance minimale est de 55,76 millions de km (lorsque la Terre est exactement entre le Soleil et Mars) et la distance maximale de 401 millions de km (lorsque le Soleil est exactement entre la Terre et Mars)^[58] . Un voyage aller vers la planète rouge prendra environ huit ou neuf mois, tandis que le voyage aller-retour prendra environ 21 mois, en raison de l’attente de la position favorable des deux planètes^[59] . Lorsque la mission arrivera sur Mars, les signaux terrestres mettront jusqu’à 20 minutes pour lui parvenir. Ajoutez à cela le temps de composer une réponse et de l’envoyer, et vous obtenez un délai d’au moins 40 minutes^[60] .

Cela rend la communication inappropriée et implique un niveau élevé d’autonomie que l’on retrouvera dans les futures missions, ce qui signifie que l’équipage aura davantage de responsabilités en matière de libre-service et d’autogestion. Dans le cas des missions habitées dans l’espace lointain, l’option des missions de sauvetage n’est pas envisagée. De nouvelles stratégies sont nécessaires pour l’autocontrôle et l’autogestion de la santé et des performances que les individus et les équipages peuvent utiliser pour maintenir leurs fonctions^[61] .

En outre, des systèmes très fiables sont indispensables lorsque l’équipage éloigné n’a pas la possibilité d’être réapprovisionné depuis la Terre, comme c’est le cas pour la station spatiale. Les petits systèmes sont également essentiels et doivent fonctionner de manière fiable pour assurer la vie dans l’espace, qu’il s’agisse de toilettes en état de marche, d’un système automatisé de lutte contre l’incendie ou d’équipements d’exercice pour aider les astronautes à rester en forme^[62] . Il n’y a pas de détails sans importance dans ce domaine.

Grâce à la coopération internationale, aux développements continus et aux avancées technologiques, le rêve de coloniser d’autres corps célestes se rapproche de la réalité. Mais malgré les progrès technologiques stupéfiants de l’exploration spatiale, d’énormes défis se profilent à l’horizon. L’exploration humaine de l’espace met à l’épreuve la capacité d’adaptation de l’homme à un environnement hostile où les rayonnements cosmiques, la microgravité, le confinement physique, le vide et les champs magnétiques altérés se combinent pour menacer la santé avec des risques auxquels nous ne nous attendons pas.

Tout le paradoxe de l’aventure appelée “colonisation” est qu’elle est portée par le désir de connaissance, qu’elle valorise la puissance de la pensée humaine, l’intelligence de l’idée et sa réalisation technique, et qu’elle fait en même temps de l’homme un cobaye. Lorsque nous réfléchissons aux limites de l’espace, nous devons rester ambitieux et curieux, mais aussi réfléchis, éthiques et conscients. Peut-être que nos voyages de plusieurs millions de kilomètres peuvent nous rappeler la chance que nous avons d’avoir un monde à nous.

USA028

^[1] https://www.engadget.com/nasa-artemis-program-explained-moon-mars-colonization-video-143013129.html

^[2] https://www.nasa.gov/what-is-artemis

^[3] https://www.nasa.gov/centers/marshall/artemis.html

^[4] https://www.bbc.com/future/article/20230317-the-epic-quest-to-build-a-permanent-moon-base

^[5] https://www.nasa.gov/gateway/overview

^[6] https://www.bbc.com/future/article/20230317-the-epic-quest-to-build-a-permanent-moon-base

^[7] https://www.engadget.com/nasa-artemis-program-explained-moon-mars-colonization-video-143013129.html

[8] https://www.humanmars.net/2021/01/steel-factory-on-mars-by-dmitry-ustinov.html

^[9] https://www.nasa.gov/gateway/overview

^[10] https://www.dailysabah.com/life/science/colonizing-the-moon-nasas-plans-for-lunar-base-under-artemis

^[11] https://www.lockheedmartin.com/en-us/news/features/2022/bursting-the-bubble-with-inflatable-habitats.html