Colonisation de Mars

Mars est le centre de nombreuses études à propos de futures colonies. C'est la planète la plus facile à atteindre depuis la Terre en termes d'énergie et de proximité mais un voyage prend plusieurs mois.

Alors que la Terre ressemble beaucoup à sa voisine Vénus en termes de taille, les similitudes de Mars avec la Terre sont beaucoup plus intéressantes quand on considère sa colonisation. Ceci inclut :

• Le jour martien (ou sol) a une durée très proche du jour terrestre avec 24 heures 39 minutes et 35,244 secondes [1] (voir Mesure du temps sur Mars).
• La surface de Mars représente 28,4% de celle de la Terre soit légèrement moins que la surface des terres émergées sur notre planète (29,2% de la surface terrestre).
• Mars a une inclinaison de l'axe de 25,19°, la Terre 23,44°. Mars a donc des saisons comme la Terre, bien qu'elles durent deux fois plus longtemps, l'année martienne faisant 1,88 année terrestre. Le pôle nord de Mars pointe vers le Cygne et non la Petite Ourse.
• Mars a une atmosphère bien que très fine (environ 0,7% de l'atmosphère terrestre), et qui peut fournir quelques protections contre les radiations solaires et les rayons cosmiques. L'atmosphère martienne a aussi été utilisée avec succès pour l'aérofreinage de sondes spatiales.
• Les observations du Mars Exploration Rover de la NASA et de Mars Express de l'ESA confirment la présence d'eau sur Mars. Mars contient en quantité significative tous les éléments chimiques nécessaires à la vie.

Il y a de grandes différences entre la Terre et Mars :

• La gravité sur Mars est seulement le tiers de celle de la Terre (3,71 contre 9,80 m/s² ). Il n’est pas encore connu si ce niveau de gravité est suffisant pour éviter les problèmes de santé liés à l’impesanteur.
• Le programme et les futures expériences du Mars Gravity Biosatellite (en orbite basse autour de la Terre) montreront les effets d’une gravité partielle sur un mammifère tout le long de sa vie (en l’occurrence 15 souris durant cinq semaines) .
• Mars est bien plus froide que la Terre avec une température moyenne de -63°C et des minimales de -140°C, soit plus froid que l’Antarctique mais tout de même mieux que les températures extrêmement chaudes sur Mercure et Vénus), ou le froid extrême des planètes extérieures (voir système solaire).
• En conséquence, il n’y a pas d’eau liquide actuellement à la surface de Mars.
• L’énergie solaire atteignant la haute atmosphère de Mars (la constante solaire) est seulement la moitié de celle qui atteint la Terre. Toutefois, au sol, la quantité reçue en moyenne est du même ordre, car l’atmosphère martienne filtre moins le rayonnement (moins de réflexion atmosphérique et moins de nuages).
• L’excentricité orbitale martienne est plus grande que celle de la Terre, augmentant les variations de température entre les saisons.
• La pression atmosphérique sur Mars est trop basse pour permettre la survie d’êtres humains sans combinaison spatiale.
• L’atmosphère martienne est constituée principalement de CO₂. Cependant la pression partielle de CO₂ est 52 fois plus grande que sur la Terre, ce qui pourrait permettre la survie de plantes.
• Mars a deux lunes qui sont bien plus petites et bien plus proches de leur planète que la Lune terrestre : Phobos et Déimos.
• Mars n’a pas de magnétosphère pour minimiser les effets du vent solaire. D’après la sonde Mars Odyssey, les radiations en orbite martienne sont 2,5 fois plus fortes que celles atteignant la Station spatiale internationale. Au niveau de la surface, les radiations sont toutefois atténuées par la planète d’un côté et l’atmosphère de l’autre. Dans le cas d’éruption solaire les doses de radiations peuvent être très élevées mais elles pourraient être détectées à temps grâce à un réseau de satellites.

Il y a encore des doutes quant à la nocivité des radiations et le consensus est qu’à l’exception des éruptions solaires protoniques il n’y a pas de risques majeurs immédiats pour un voyage vers Mars ou une colonisation. Le risque serait du même ordre de grandeur que celui encourut par les fumeurs, c’est-à-dire une probabilité plus élevée d’attraper un cancer et une espérance de vie légèrement réduite.

Terraformation de Mars

Certains groupes ont spéculé sur la transformation de Mars en un monde où les humains pourraient survivre sans équipement. Bien que possible, la faisabilité de cette terraformation est encore peu claire et est même débattue d’un point de vue éthique.

Les communications radio (satellite ou non) ou téléphonique avec Mars souffriront de retards dus à la vitesse de la lumière.
La communication peut être difficile pendant quelques jours à chaque période synodique, au moment de la conjonction supérieure quand le soleil est directement entre Mars et la Terre. La durée aller/retour d'une communication à la vitesse de la lumière va de 6,5 minutes quand les deux planètes sont au plus proche et à 44 minutes quand elles sont en conjonction supérieure.

Régions Polaires

Les pôles nord et sud de Mars ont longtemps été considérés intéressants à cause des variations saisonnières des calottes glaciaires qui pouvaient être observées depuis les téléscopes terrestres. Mars Odyssey a trouvé depuis de grandes concentrations d'eau près des pôles mais a aussi montré qu'il en existait à des latitudes inférieures, rendant les pôles beaucoup moins attractifs (nuit polaire et soleil de minuit comme sur Terre).

Valles Marineris

Valles Marineris, le « Grand Canyon » de Mars, fait plus de 3 000 km de long et a une profondeur moyenne de 8 km. La pression atmosphérique est donc 25% plus haute que la surface moyenne à 0,9 kPa. Le canyon s'étend d'est en ouest, l'ombre de ses parois ne devrait pas poser trop de problèmes à l'installation de panneaux solaires.

Équateur ou autres sites

L'exploration de la surface de Mars est toujours en cours. Les deux Mars Exploration Rovers, Spirit et Opportunity, ont rencontré des sols très différents. Cela montre que le paysage martien est très varié et que le site idéal pour une colonie sera mieux déterminé quand plus de données seront disponibles. Comme sur Terre, plus on s'éloigne de l'équateur, plus les variations climatiques saisonières sont importantes et moins l'exposition solaire annuelle est importante.

Phobos et Déimos

Phobos possède peut-être de l'eau sous la forme de glace. Grâce au bas delta-V nécessaire pour rejoindre la Terre, cela permettrait de livrer du carburant et d'autres matériaux à la zone Terre-Lune mais aussi aux transports autour du système martien. Ceci rend ces emplacements avantageux d'un point de vue économique, car ils sont aisément atteignables depuis le reste du système solaire et qu'ils ont potentiellement de grandes ressources énergétiques.

Phobos et Déimos eux-mêmes sont probablement adaptés pour le production d'habitats spatiaux ou pour établir une colonie.

En dehors des critiques générales à la colonisation de l'espace, il y a des réserves spécifiques à l'établissement de colonies sur Mars :

• Une contamination de la planète par la vie terrestre est possible. La question d'une vie sur Mars passée ou présente n'a pas encore été résolue. (Voir Vie sur Mars).
• Les radiations du voyage vers Mars augmentent un peu les risques de cancer ou les anomalies génétiques, ce qui peut compliquer la colonisation.
• Les tempêtes de poussières peuvent être très violentes, s'étendre sur toute la planète et durer des mois comme ce fut le cas lors de la mission Mariner 9. Quel serait alors l'impact sur les serres et la production énergétique ?