La NASA a une nouvelle vision pour l'exploration spatiale: dans les décennies à venir, les humains vont atterrir sur Mars et explorer la planète rouge. De brèves visites entraîneront des séjours plus longs et, peut-être un jour, des colonies.
Mais d'abord, nous retournons sur la Lune.
Pourquoi la Lune avant Mars?
«La Lune est un premier pas naturel», explique Philip Metzger, physicien au NASA Kennedy Space Center. «C'est à proximité. Nous pouvons y pratiquer la vie, le travail et la science avant de faire des voyages plus longs et plus risqués sur Mars. »
La Lune et Mars ont beaucoup en commun. La Lune n'a qu'un sixième de la gravité terrestre; Mars en a un tiers. La Lune n'a pas d'atmosphère; l'atmosphère martienne est très raréfiée. La Lune peut devenir très froide, jusqu'à -240o C dans l'ombre; Mars varie entre -20o et -100o C.
Plus important encore, les deux planètes sont recouvertes d'une poussière limoneuse, appelée «régolithe». Le régolithe de la Lune a été créé par le bombardement incessant de micrométéorites, de rayons cosmiques et de particules de vent solaire brisant les roches pendant des milliards d'années. Le régolithe martien résulte des impacts de météorites plus massives et même d'astéroïdes, ainsi que des âges d'érosion quotidienne dus à l'eau et au vent. Il y a des endroits sur les deux mondes où le régolithe a plus de 10 mètres de profondeur.
Faire fonctionner des équipements mécaniques en présence de tant de poussières est un formidable défi. Le mois dernier, Metzger a coprésidé une réunion sur le thème: «Les matériaux granulaires dans l'exploration lunaire et martienne», tenue au Kennedy Space Center. Les participants ont été confrontés à des problèmes allant du transport de base («De quel type de pneus un buggy Mars a-t-il besoin?») À l'exploitation minière («À quelle profondeur pouvez-vous creuser avant l'effondrement du trou?») Aux tempêtes de poussière - à la fois naturelles et artificielles («Combien la poussière une fusée d'atterrissage va-t-elle se déclencher? »).
Répondre à ces questions sur Terre n'est pas facile. La poussière de Moondust et de Mars est tellement… étrangère.
Essayez ceci: passez votre doigt sur l'écran de votre ordinateur. Vous obtiendrez un petit résidu de poussière accroché au bout de votre doigt. C'est doux et flou - c'est de la poussière de Terre.
La poussière lunaire est différente: "C'est presque comme des fragments de verre ou de corail - des formes étranges qui sont très nettes et imbriquées", explique Metzger. (Voir une image de poussière lunaire.)
«Même après de courtes marches lunaires, les astronautes d'Apollo 17 ont découvert que des particules de poussière avaient coincé les articulations des épaules de leurs combinaisons spatiales», explique Masami Nakagawa, professeur agrégé au département de génie minier de la Colorado School of Mines. "Moondust a pénétré dans les joints, provoquant une fuite de pression d'air dans les combinaisons spatiales."
Dans les zones ensoleillées, ajoute Nakagawa, de la poussière fine lévitait au-dessus des genoux des astronautes d'Apollo et même au-dessus de leur tête, car des particules individuelles étaient électrostatiquement chargées par la lumière ultraviolette du Soleil. De telles particules de poussière, lorsqu'elles étaient suivies dans l'habitat des astronautes où elles deviendraient dans l'air, irritaient leurs yeux et leurs poumons. "C'est un problème potentiellement grave."
La poussière est également omniprésente sur Mars, bien que la poussière de Mars ne soit probablement pas aussi forte que la poussière de lune. Les intempéries lissent les bords. Néanmoins, les tempêtes de poussière martiennes fouettent ces particules à 50 m / s (100+ mph), décapant et portant toutes les surfaces exposées. Comme les rovers Spirit et Opportunity l'ont révélé, la poussière de Mars (comme la poussière de moond) est probablement chargée électriquement. Il s'accroche aux panneaux solaires, bloque la lumière du soleil et réduit la quantité d'énergie pouvant être générée pour une mission en surface.
Pour ces raisons, la NASA finance le projet Dust de Nakagawa, une étude de quatre ans consacrée à trouver des moyens d'atténuer les effets de la poussière sur l'exploration robotique et humaine, allant de la conception de filtres à air aux revêtements en couches minces qui repoussent la poussière des combinaisons spatiales et des machines .
La Lune est également un bon terrain d'essai pour ce que les planificateurs de mission appellent «utilisation des ressources in situ» (ISRU) –a.k.a. "Vivre de la terre." Les astronautes sur Mars vont vouloir extraire certaines matières premières localement: de l'oxygène pour respirer, de l'eau pour boire et du carburant pour fusée (essentiellement de l'hydrogène et de l'oxygène) pour le voyage de retour. «Nous pouvons d'abord essayer cela sur la Lune», explique Metzger.
On pense que la Lune et Mars hébergent de l'eau gelée dans le sol. La preuve en est indirecte. Les vaisseaux spatiaux de la NASA et de l'ESA ont détecté de l'hydrogène - probablement le H dans H2O - dans le sol martien. Les dépôts de glace putatifs vont des pôles martiens presque à l'équateur. La glace lunaire, quant à elle, est localisée près des pôles nord et sud de la Lune profondément à l'intérieur des cratères où le Soleil ne brille jamais, selon des données similaires de Lunar Prospector et Clementine, deux vaisseaux spatiaux qui ont cartographié la Lune au milieu des années 1990.
Si cette glace pouvait être excavée, dégelée et séparée en hydrogène et oxygène… Voila! Fournitures instantanées. Le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, qui doit être lancé en 2008, utilisera des capteurs modernes pour rechercher des gisements et localiser d'éventuels sites miniers.
"Les pôles lunaires sont un endroit froid, donc nous avons travaillé avec des gens qui se spécialisent dans les endroits froids pour trouver comment atterrir sur les sols et creuser dans le pergélisol pour creuser l'eau", explique Metzger. Les principaux partenaires de la NASA sont les enquêteurs du Laboratoire de recherche et d'ingénierie des régions froides du Corps des ingénieurs de l'Armée (CRREL). Les principaux défis comprennent les moyens d'atterrir des roquettes ou de construire des habitats sur des sols riches en glace sans que leur chaleur fasse fondre le sol, de sorte qu'elle s'effondre sous leur poids.
Tester toute cette technologie sur la Lune, à seulement 2 ou 3 jours de la Terre, sera beaucoup plus facile que de la tester sur Mars, dans six mois.
Alors… vers Mars! Mais d'abord, la Lune.
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