Oublié sur Mars, Matt Damon dans le blockbuster hollywoodien "The Martian" a dû faire face seul à de nombreuses difficultés pour survivre sur la planète rouge. Cependant, dans la vraie vie, vous auriez à vous battre pour cette vie bien avant d'arriver sur Mars. En effet, en plus des radiations, des problèmes psychologiques et physiques liés à un long séjour dans l'espace, une personne devra faire face à d'autres tests lors de vrais vols vers Mars. Jetons un coup d'œil aux plus évidents.
Journées martiennes plus longues
Une journée martienne ne dure qu'environ 40 minutes de plus que sur Terre. Et bien qu'à première vue, vous puissiez, au contraire, être heureux d'avoir jusqu'à 40 minutes de plus chaque jour, cela peut en fait s'avérer un problème très grave, car le rythme biologique quotidien d'une personne est conçu pour 24 heures. 40 minutes supplémentaires par jour sur Mars conduiront bientôt la personne à développer un décalage horaire, qui à son tour se manifestera sous la forme d'une fatigue constante et d'une mauvaise santé.
Les opérateurs aérospatiaux de la NASA ont déjà connu toutes les «joies» de ce syndrome, car ils devaient travailler selon l'heure martienne, dès que l'un des premiers rovers envoyés sur Mars a commencé son travail quotidien sur la planète rouge. Tous les employés de la mission spatiale Sojourner sur Mars, par exemple, ont adhéré au même moment où le rover devait travailler. Après un mois d'horaire aussi chargé, les opérateurs, comme on dit, se sont effondrés.
Pour les rovers martiens suivants, le centre de contrôle de la NASA a réussi à rester à l'heure martienne pendant trois mois, mais à la fin de la mission, les travailleurs étaient encore très fatigués. Sur la base d'observations, les scientifiques ont découvert qu'une personne ne peut adhérer à l'heure martienne que pendant de courtes périodes. Les astronautes, qui devront rester sur Mars pendant des mois, ne pourront jamais sortir du cadre du temps martien.
Des études antérieures sur les problèmes de sommeil ont montré que le corps humain a un rythme biologique naturel de 25 heures, cependant, comme il s'est avéré plus tard, les résultats de ces études étaient incorrects. Après de nouvelles observations, aucun des participants n'a pu s'adapter à l'heure martienne.
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Réduction de la gravité
Malgré la possibilité de simuler un voyage spatial vers Mars à bord de la Station spatiale internationale par un long séjour dessus, l'effet d'une exposition prolongée du corps humain à la gravité martienne (38% de la Terre) reste encore un mystère pour les scientifiques. Une exposition prolongée à cette gravité partielle préservera-t-elle l'intégrité de la densité musculaire et squelettique? Et sinon, comment y faire face? Étant donné que sur tout vol vers Mars, une personne devra passer plusieurs mois dans une boîte de conserve fermée, il est essentiel de trouver des réponses à ces questions.
Dans des simulations moins qu'idéales, deux études chez la souris ont montré que la perte osseuse et musculaire dans des conditions de gravité martienne peut être équivalente à aucune gravité. La première étude a révélé que même être dans un environnement avec 70% de gravité terrestre n'empêcherait pas la perte musculaire et osseuse.
Dans une deuxième étude, les chercheurs ont découvert que les souris perdaient au moins environ 20% de leur masse squelettique dans des environnements à faible gravité. Cependant, il faut garder à l'esprit que toutes ces études sont basées sur des simulations. Jusqu'à ce que les astronautes atterrissent réellement sur Mars, il sera impossible de connaître les véritables effets de la réduction de la gravité sur leur corps.
Surface martienne dure
La première chose que Neil Armstrong a compris après avoir marché sur la surface lunaire était que la zone d'atterrissage était littéralement couverte de gros rochers qui constituaient un danger pour son atterrisseur. Un problème similaire pourrait se poser pour les astronautes qui atterriront sur Mars. Ils auront très peu de temps pour identifier et éviter de heurter l'atterrisseur sur de tels pavés ou grès. Les roches et diverses pentes peuvent provoquer le renversement de l'atterrisseur de Mars. Le fait est que même de très grands changements dans le plan de la surface peuvent être très difficiles à détecter depuis l'orbite, de sorte que les personnes qui créeront des plans d'atterrissage peuvent simplement manquer accidentellement de tels changements.
De petites fissures et dépressions peuvent également tromper les capteurs, ce qui, à son tour, peut conduire à une libération intempestive des parachutes ou des jambes d'atterrissage, ainsi qu'à un calcul automatique incorrect de la vitesse d'atterrissage. Les chances que l'atterrisseur soit confronté à une catastrophe en raison d'un site d'atterrissage mal analysé sont étonnamment très élevées. Une étude a révélé que ces chances sont d'environ 20%.
Taille de carénage de nez de fusée
Dans le développement d'un module d'atterrissage habité sur Mars, un problème technique sérieux se pose presque instantanément: le diamètre du carénage de nez de la fusée sur laquelle ce module de Mars sera lancé. Bien que le diamètre actuel du plus grand carénage soit de 8,4 mètres, il sera très difficile de faire correspondre sa taille à la conception d'un atterrisseur Mars habité.
L'écran thermique de protection nécessaire pour protéger la charge lourde serait alors trop grand pour tenir sous le carénage. Par conséquent, dans ce cas, très probablement, il sera nécessaire d'utiliser la technologie de bouclier thermique gonflable, dont le développement n'est actuellement qu'au stade expérimental.
L'utilisation de la conception actuelle du radôme pour une mission sur Mars nécessiterait un atterrisseur beaucoup plus compact qui conviendrait au radôme de 8,4 mètres. Les modules plus grands ne conviendront tout simplement pas.
Même s'il est décidé d'utiliser un atterrisseur plus compact, alors, très probablement, en raison de telles limitations techniques, sa conception devra être refaite. Par exemple, nous devrons recycler non seulement l'emplacement des astronautes, mais aussi les réservoirs de carburant du module. La taille du carénage lui-même ne peut pas être modifiée, car cela déstabilise le lanceur.
TDU supersonique
L'un des principaux moyens de réduire la vitesse du module d'atterrissage de Mars pour un amarrage en douceur avec la surface martienne est le système de propulsion de freinage supersonique (TSP). Son essence réside dans l'utilisation de moteurs à réaction orientés vers le mouvement pour décélérer l'appareil des vitesses supersoniques.
L'utilisation d'un TDU supersonique dans la fine atmosphère raréfiée de Mars est un must. Cependant, le démarrage de moteurs supersoniques pourrait créer une onde de choc qui pourrait endommager l'atterrisseur Mars. La NASA, par exemple, a peu d'expérience avec de telles procédures, ce qui réduit les chances de réussite de l'ensemble de la mission.
Cette technologie présente trois aspects problématiques. Premièrement, l'effet d'interaction entre le flux d'air et les gaz d'échappement du moteur peut littéralement diviser l'atterrisseur en deux. Deuxièmement, la chaleur générée par l'échappement du combustible usé de la fusée peut chauffer l'atterrisseur. Troisièmement, maintenir la stabilité de l'atterrisseur lors du lancement de TDU supersoniques peut être une tâche très ardue.
Malgré les essais antérieurs en soufflerie à petite échelle de ces TDE, de nombreux essais à grande échelle sont nécessaires pour déterminer la fiabilité d'un tel système. C'est une tâche très coûteuse et longue. Cependant, la même NASA peut également avoir une version alternative (indirecte) de tester ces systèmes. La société privée américaine SpaceX essaie activement de développer une fusée réutilisable qui utilise un principe d'atterrissage similaire. Et il faut noter qu'il y a des succès dans ce sens.
Électricité statique
Oui, oui, le même qui fait que vos cheveux se dressent, ou un petit choc électrique lorsque vous touchez quelque chose. Ici sur Terre, l'électricité statique peut faire l'objet de diverses blagues et farces (bien que dans les conditions terrestres, cela puisse aussi être dangereux), mais sur Mars, l'électricité statique peut devenir de sérieux problèmes pour les astronautes.
Sur Terre, la plupart des décharges statiques sont dues aux propriétés isolantes des bases en caoutchouc des chaussures que nous portons. Sur Mars, la surface de Mars elle-même servira de matériau isolant. Même en marchant sur la surface martienne, un astronaute peut accumuler suffisamment d'électricité statique pour brûler l'électronique, comme le sas d'un sas, simplement en touchant la coque métallique extérieure du navire.
La particularité et la sécheresse de la surface martienne en font un excellent matériau isolant. Les particules sur la surface martienne peuvent être jusqu'à 50 fois plus petites que les particules de poussière sur Terre. En marchant dessus, une certaine quantité s'accumulera sur les bottes des astronautes. Lorsque le vent martien le souffle, ses chaussures accumuleront suffisamment de charge pour provoquer un léger choc électrique, ce qui dans de telles conditions pourrait suffire à enterrer toute la mission.
Les rovers martiens, qui travaillent maintenant sur la planète rouge, utilisent des aiguilles spéciales les plus fines qui déchargent la charge dans l'atmosphère et l'empêchent de toucher l'électronique des rovers. Dans le cas des missions habitées sur Mars, des combinaisons spatiales spéciales seront nécessaires pour protéger à la fois les astronautes et l'équipement qu'ils utiliseront.
Booster approprié
Le système de lancement spatial (SLS) est actuellement le plus grand lanceur en développement et devrait être utilisé dans un proche avenir. C'est cette fusée que l'Occident prévoit d'utiliser pour des missions habitées sur Mars.
Les plans actuels de la NASA prévoient une douzaine de roquettes SLS pour une mission habitée sur Mars. Cependant, l'infrastructure au sol actuelle pour les lancements de SLS ne remplit les conditions nécessaires que dans des paramètres minimaux: il est nécessaire de disposer d'au moins une salle pour l'assemblage de la fusée, d'un transporteur géant pour acheminer la fusée vers la rampe de lancement et d'une rampe de lancement elle-même.
Si même l'un de ces composants casse ou tombe en panne, de sérieuses inquiétudes surgiront quant à la disponibilité du lanceur requis, ce qui à son tour remettra en question la possibilité même d'une mission habitée sur Mars.
Par exemple, tout retard associé à la configuration et à la validation de tous les systèmes SLS peut apporter des modifications majeures aux calendriers de démarrage. Des problèmes techniques moins importants et même des conditions météorologiques peuvent créer les mêmes problèmes.
De plus, l'amarrage en orbite nécessaire pour assembler un vaisseau spatial pour se rendre sur Mars nécessite le respect de la soi-disant fenêtre de lancement, c'est-à-dire le délai dans lequel la fusée sera lancée. De plus, le lancement d'un vaisseau spatial sur Mars directement à partir de l'orbite terrestre nécessite également le respect d'un certain délai. Les scientifiques ont développé des modèles de lancement complets basés sur des données historiques sur les premiers lancements de navettes. Ils montrent un manque de confiance dans le fait que la fusée SLS sera disponible à une certaine fenêtre de lancement, ce qui à son tour peut également mettre fin à toute mission habitée sur Mars.
Sol martien toxique
En 2008, la sonde robotique de la NASA a fait une découverte historique. Des perchlorates ont été trouvés à la surface de Mars. Bien que ces réactifs toxiques aient trouvé leur chemin dans la production industrielle, ils peuvent causer de graves problèmes avec leur glande thyroïde chez l'homme, même lorsqu'ils sont utilisés en petites quantités.
Sur Mars, la concentration de perchlorates dans le sol est de 0,5%, ce qui est déjà très dangereux pour l'homme. Si les astronautes apportent ces réactifs dans leurs habitations martiennes, alors avec le temps, la pollution se produira sûrement, puis l'empoisonnement.
Les procédures de décontamination couramment utilisées dans l'industrie minière peuvent contribuer à réduire dans une certaine mesure la probabilité de contamination. Cependant, il ne sera pas possible de se débarrasser complètement du problème dans les conditions de Mars et, par conséquent, les astronautes s'attendront tôt ou tard à des problèmes de glande thyroïde.
De plus, l'empoisonnement aux perchlorates corporels est associé à diverses maladies du système circulatoire. Certes, les scientifiques dans cette direction n'ont pas encore avancé loin, et par conséquent, l'élucidation de tous les effets des perchlorates sur le corps humain reste à apprendre. Par conséquent, à long terme, les conséquences d'être sur la planète rouge sont très difficiles à prévoir.
Il est probable que les astronautes devront constamment prendre des hormones artificielles pour maintenir leur métabolisme afin de lutter contre les effets d'une exposition à long terme aux perchlorates.
Stockage à long terme du carburant pour fusée
Nous avons besoin de carburant pour fusée pour voler vers Mars et revenir. Énorme approvisionnement en carburant. Le carburant pour fusée le plus efficace pour le moment est le carburant cryogénique, qui est de l'hydrogène et de l'oxygène liquides.
Ce carburant doit être constamment refroidi pendant le stockage. Cependant, même avec une préparation maximale, selon les statistiques, 3 à 4% de fuites d'hydrogène se produisent chaque mois à partir des réservoirs de carburant. Si, déjà en vol, les astronautes constatent que leurs réservoirs de carburant ne contiennent pas assez de carburant pour rentrer chez eux, alors - vous le comprenez vous-même - un désastre complet se produira.
Les astronautes devront surveiller l'ébullition du carburant cryogénique pendant plusieurs années jusqu'à ce que leur mission sur la planète rouge ait lieu. Du carburant supplémentaire pourrait être produit directement sur Mars lui-même, mais son stockage et son refroidissement nécessiteront l'installation de refroidisseurs spéciaux, qui, à leur tour, nécessitent de l'électricité pour fonctionner. Par conséquent, avant de commencer une mission sur Mars, nous devons effectuer de nombreux tests à long terme des technologies de stockage de carburant pour nous assurer que nous avons suffisamment de carburant en toutes circonstances.
Amour et désaccords
Dans le cadre des vols spatiaux de longue durée, personne ne peut renoncer à l'émergence d'une relation amoureuse entre les membres d'équipage. À la fin d'une journée de travail difficile, de nombreuses personnes ont besoin d'une relaxation psychologique et physique, dont la sortie est simplement une relation amoureuse. Et même si à première vue tout semble mignon et romantique, dans la pratique dans l'espace, ce type de relation peut être très mauvais pour toute la mission.
En 2008, un groupe de personnes a participé à une expérience. Le long séjour dans un espace clos a été utilisé comme simulation d'un vol vers Mars. Les événements de l'expérience sont devenus incontrôlables à un moment où l'un des «astronautes» était très contrarié que sa petite amie ait refusé d'avoir des relations sexuelles avec lui et a choisi un troisième astronaute à la place. Étant dans un état de stress et de fatigue constants, le premier astronaute à un moment donné n'a pas pu le supporter, et tout s'est terminé par une mâchoire cassée du troisième astronaute. S'il ne s'agissait pas d'une expérience, mais d'une véritable mission spatiale, un tel comportement remettrait sérieusement en question son succès.
Malheureusement, la NASA n'essaie même pas de considérer toutes ces possibilités. Selon un rapport récent de l'Académie nationale des sciences des États-Unis, la NASA n'a pas enquêté sur les problèmes d'éventuelles relations sexuelles dans le cadre de missions spatiales sur Mars, ni traité les problèmes de compatibilité possible des psychotypes de personnes dans des missions spatiales à long terme.
