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Prémice de base lunaire construite à partir de modules autonomes envoyés inhabités depuis la Terre
Avant d'envisager d'utiliser ses ressources naturelles, la Lune sera avant tout utilisée comme banc de test pour valider les concepts et choix technologiques qui seront utilisés lors de la première mission habitée à destination de la planète rouge. Elle apparaît comme l'endroit le plus adapté à la préparation de la mission martiennemission martienne. Les astronautes peuvent y vivre, travailler et faire de la science avant d'entreprendre le périlleux voyage vers Mars.
Toutefois, plusieurs défis seront à relevés. Le régoliterégolite lunaire et martien est l'un d'eux.
Régolite
La Lune et Mars sont couverts d'une poussière fine appelée le régolite. Mais cette matière pulvérulente constitue déjà un sujet d'inquiétude pour les scientifiques qui planchent sur des concepts de missions habitées (infrastructures habitables, équipements nécessaires aux activités humaines de surface).
Le régolite lunaire a été créé par le bombardement incessant de micrométéorites, de rayons cosmiques et de particules du vent solaire qui au fil des milliards d'années d'évolution du satellite de la Terre n'ont pas cessé de décomposer les roches de surface. Quant au régolite martien, sa formation résulte d'impacts de météoritesmétéorites, voire d'astéroïdesastéroïdes plus massifs conjugués à l'action d'érosion quotidienne de l'eau et du vent. Sur la Lune et Mars, le régolite peut mesurer jusqu' à 10 m d'épaisseur.
La poussière lunaire est différente de celle de la Terre. On peut la comparer à des fragments de verre ou de corailcorail, aux particules très acérées et pouvant s'infiltrer partout. Les astronautes d'ApolloApollo 17 ont rapporté que des particules de poussière avaient réussi à bloquer les joints d'épaules des combinaisons spatiales des astronautes, provoquant même une légère dépressurisation. Dans les zones ensoleillées, la poussière pouvait se lever jusqu'au niveau des genoux des astronautes, et même au-dessus de leurs têtes tout simplement parce que différentes particules avaient été électrostatiquement chargées par la lumièrelumière UVUV du soleilsoleil. Par la suite, ces particules de poussière se sont retrouvées dans le module lunaire du vaisseau Apollo, provoquant l'irritation des yeuxyeux et des poumonspoumons.
Sur Mars la poussière est également omniprésente mais probablement pas aussi acérées. Les conditions météorologiques propres à la planète tendent à lisser les extrémités des particules. Néanmoins, les tempêtestempêtes de poussières et autres dust devils sont un problème tout aussi préoccupant car les vents peuvent souffler jusqu'à 50 m par seconde.
D'ores et déjà la NASANASA finance une étude de quatre ans qui vise à trouver des moyens d'atténuer les effets de la poussière sur les équipements des prochaines missions martiennes robotiquesrobotiques et habitées. Cela passe par le développement de filtres à air bien plus performants que ceux utilisés sur Terre (les particules de poussières martiennes sont capables de passer à travers les pores de la peau humaine), à la mise au point de matériaux suffisamment imperméables par exemple.
Ressources naturelles
L'utilisation des ressources spatiales peut constituer une part importante de l'accomplissement de la nouvelle vision pour l'exploration spatiale, appliquant le principe de missions légères et à faible coût permettant l'exploration des planètes extérieures selon une logique flexible et soutenue n'entraînant que peu de risques.
Une architecture basée sur l'exploitation des ressources locales tirera profit des connaissances et de l'expérience acquises dans cette matière pour explorer des destinations multiples.
Cependant, les ressources spécifiques à la Lune et à Mars, ainsi que les processus chimiques spécifiques qui les mettent en applicationapplication devront être testés et évalués lors de missions dédiées. Plusieurs défis importants apparaissent évidents, comprenant le développement de nouvelles technologies telles le raffinement des matières premières, la fabrication des composants et leur assemblage in situ, le stockage et la distribution des produits fabriqués sur place, ainsi que l'élaboration des constructionsconstructions et abris et le creusement des mines et exploitations.
Par exemple, les techniques d'extraction à ciel ouvert sur terre doivent être réévaluées pour leur adaptation sur la lune, et peu de recherches ont été effectuées jusqu'à présent dans ce domaine particulier.
Bref, avant d'envoyer des hommes sur Mars, la Lune sera utilisée pour démontrer les capacités d'un groupe d'astronautes à utiliser les ressources de la Lune pour produire in-situ l'oxygèneoxygène nécessaire à sa respiration, l'eau, un élément primordial (et en grande quantité) pour l'organisme humain et enfin fabriquer le carburant nécessaire à la fuséefusée du retour (essentiellement de l'hydrogènehydrogène et de l'oxygène).
Des observations indirectes laissent à penser que la Lune et Mars renferment de grands réservoirs d'eau congelée. Sur la Lune, ils se situeraient au pôle Sud, et tapi au fond de cratères à l'abri du rayonnement solairerayonnement solaire. Sur Mars, plusieurs endroits sont susceptibles d'abriter ces réservoirs d'eau. Ils se situent également aux pôles de la planète mais surtout dans le sous-sol, enfouis sous d'épaisses couches de poussières.
La décision d'envoyer une mission habitée sur Mars dépendra essentiellement de notre capacité à excaver cette glace, la réchauffer et séparer l'hydrogène de l'oxygène.
Nous aurons besoin par la suite de la construction, de l'exploitation, du traitement des matériaux, et des opérations de fabrication sur la lune et Mars. Les longues missions de séjour ou d'occupation permanente exigeront la production d'articles tels que les habitats pressurisés, la protection contre les rayonnements, les équipements de lancement et d'atterrissage, la production d'électricité et de stockage d'équipements, dont l'oxygène et le propergolpropergol. L'excavation, le levage, le placement, l'assemblage, constituent certaines des activités exigées pour accomplir ces opérations.
Tandis que ces activités s'avèrent banales sur la terre, nous n'avons aucune expérience de construction dans les environnements lunaires ou martiens. Les différences dans les domaines de la gravitégravité, des températures extrêmes, de la pression atmosphériquepression atmosphérique faible ou pratiquement inexistante, et des différentes conditions de sol auront un impact significatif sur ces activités.
