Les contes de science-fiction classiques de Mars ont souvent présenté des Martiens aux yeux de lunettes envahissant la Terre pour ses précieuses ressources. Mais la réalité est que dans les vingt prochaines années - avec toutes les contraintes techniques et budgétaires - ce sont les gens qui seront les seuls à envahir la planète rouge. Cette année, la NASA a dévoilé son dernier plan pour sauter 300 millions de kilomètres vers la quatrième planète depuis le Soleil. La stratégie envisage la création d'une station lunaire sur l'orbite de la Lune, qui servira de point intermédiaire pour les vols spatiaux longue distance vers Mars. L'avant-poste habité de Deep Space Gateway sera la rampe de lancement de Deep Space Transport, une version de l'agence spatiale Enterprise.
Au début des années 2030, un astronaute peut avoir laissé la première trace humaine sur un autre objet céleste depuis 1969. Il ou elle aura besoin de gadgets intelligents qui lui permettront de vivre sur une planète froide et inhospitalière loin, loin de l'endroit le plus proche que l'on pourrait appeler «chez soi».
De l'eau, de l'eau partout
Le fait qu'il y ait de l'eau sur Mars ne surprend plus personne. Les courants de surface sur la planète rouge, qui fuient périodiquement, amènent les scientifiques à croire que l'eau liquide devrait effectivement avoir lieu. La NASA a annoncé l'année dernière qu'elle avait également découvert un énorme réservoir de glace gelé sous la surface solide de la planète.
Cependant, il est peu probable que les premiers voyageurs sur Mars aient un accès facile à ces sources d'eau, ou il sera trop coûteux d'y accéder. Au lieu de cela, les futurs astronautes pourraient utiliser un type de capteur d'eau développé par des scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley.
Cet appareil à énergie solaire utilise un cadre spécial métal-organique (MOF) pour extraire l'eau de l'air dans des conditions d'au moins 20% d'humidité. Une étude sur ce sujet a été publiée le mois dernier dans la revue Science.
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Avec ce prototype, il était possible de collecter environ trois litres d'eau de l'air en 12 heures, en utilisant seulement un kilogramme MOF. Le cadre combine des métaux comme le magnésium avec des molécules organiques qui s'alignent en fibres rigides et poreuses pour stocker les gaz et les liquides.
«Si l’humidité relative sur Mars est d’environ 20% ou plus, je ne comprends pas pourquoi cet appareil ne peut pas y fonctionner», déclare Omar Yagi, co-auteur de l’ouvrage qui a inventé le MOF il y a 20 ans.
Alors qu'un capteur d'eau serait merveilleusement utile dans les endroits arides de la Terre, un tel appareil fonctionnera sur Mars complètement sec, où, malgré les conditions du désert, l'humidité relative peut atteindre 80-100% la nuit - ce qui est plus que suffisant pour aspirer l'eau de l'atmosphère.
L'équipe de Yagi travaille déjà sur un MOF moins cher et plus efficace pour la sorption de vapeur d'eau. «Ce n'est qu'une question de temps avant que cette technologie devienne économiquement compétitive. C'est une étape importante vers l'avenir de l'approvisionnement en eau, je l'appelle «eau personnalisée».
Timbre de civilisation
De nos jours, nous pouvons imprimer n'importe quoi en 3D, même les ovaires en activité. La capacité de produire des outils et des pièces aidera certainement les colons martiens qui ne peuvent pas tout emporter avec eux en une seule fois.
Récemment, une équipe de l'Université Northwestern a démontré sa capacité à imprimer des structures 3D en utilisant de la poussière martienne et lunaire. Plus précisément, pas de vraie poussière, mais un imitateur approuvé par la NASA de la même taille et de la même forme. Les chercheurs, dirigés par Ramil Shah, ont utilisé un procédé dit de peinture 3D, qui utilise de nouvelles encres que son laboratoire utilisait auparavant pour imprimer des choses comme le graphène et les nanotubes de carbone.
L'étude a été publiée plus tôt cette année dans Nature Scientific Reports.
Composé à 90% de poussière en poids, le matériau imprimé en 3D est très flexible et durable comme le caoutchouc. Il peut être «coupé, roulé, plié et mis en forme avant la peinture 3D». Vous pouvez même fabriquer des briques LEGO.
«Dans des endroits comme d'autres planètes et lunes avec des ressources limitées, les humains devront utiliser ce qui est disponible sur cette planète pour vivre», explique Shah, professeur adjoint à la McCormick School of Engineering. «Nos encres 3D ouvrent vraiment la possibilité d'imprimer une variété d'objets fonctionnels ou structurels pour créer des habitats au-delà de la Terre.»
Un habitat loin du domicile
La NASA développe sa propre solution de logement sur la planète rouge. Ceci est un igloo.
Techniquement, le "Martian Ice House" est une grande structure tubulaire gonflable qui comprendra des matériaux collectés sur la planète et enfermés dans une coquille de glace.
L'idée de la partie gonflable de la structure est qu'elle est facile à transporter. Pourquoi la glace? L'eau offre une excellente protection contre les radiations, et c'est l'un des plus grands dangers auxquels les gens sont confrontés lors des voyages dans l'espace. Une exposition à long terme peut provoquer un cancer ou même une maladie aiguë des radiations.
Alternativement, des logements, des laboratoires et d'autres bâtiments pourraient être enterrés sous la surface, obligeant les chercheurs à vivre comme des troglodytes. Mais Mars Ice Home offre une meilleure perspective.
«Tous les matériaux que nous avons choisis sont translucides, donc une partie de la lumière du jour de l'extérieur pourra pénétrer et vous faire savoir que vous êtes dans une maison et non dans une grotte», a déclaré Kevin Kempton, chercheur principal pour le projet Mars Ice Home à la NASA.
Une pomme par jour
On ne sait pas si le blockbuster de science-fiction The Martian a réellement stimulé les ventes de pommes de terre, mais les scientifiques développent des fermes de plantes autonomes et sophistiquées qui fourniront aux futurs astronautes des fruits et légumes frais.
Par exemple, un projet conjoint entre la NASA, l'Université de l'Arizona et des entreprises privées est le système de maintien de la vie biorégénérative (BLSS), représenté par une chambre végétale hydroponique qui n'a pas besoin de sol (ou, mieux encore, d'excréments humains) pour produire de la nourriture.
Un système en boucle fermée commence avec de l'eau riche en nutriments. L'eau nutritive soutient le système racinaire de la plante. Le système profite à la fois aux plantes et aux humains, car ces derniers émettent du dioxyde de carbone, qui est absorbé par la végétation. Les plantes, à leur tour, produisent de l'oxygène par photosynthèse.
«Notre premier grand projet a débuté en 2004. Nous avons conçu et construit une chambre de culture alimentaire au pôle Sud (Antarctique). Il est toujours là et fonctionne toujours », déclare Jean Giacomelli, directeur du Centre agricole des environnements gérés et ancien chercheur principal du projet BLSS.
BLSS a été présenté dans Biosphère 2, un système écologique fermé détenu et exploité par des Australiens.
Défis à venir
De toute évidence, il reste encore beaucoup de travail à faire avant que les astronautes ne commencent à cultiver de délicieuses pommes rouges sur la planète rouge. La NASA et ses partenaires commerciaux sont encore en train de développer des fusées de nouvelle génération qui géreront toutes les opérations lourdes des futures missions. D'autres projets sont en cours pour créer des modules d'habitation dans l'espace lointain qui emmèneront les humains sur Mars.
De sérieux obstacles subsistent. Par exemple, le problème des radiations. Des scientifiques financés par l'ESA ont récemment annoncé un appareil simulant le rayonnement spatial pour étudier les menaces et développer des solutions pour atténuer ses effets sur les personnes et les équipements. Actuellement, la médecine aérospatiale se concentre sur l'étude de la façon dont les gens restent en bonne santé et résilients dans l'espace lointain.
Il y a aussi la question d'être loin de chez soi. Les gens sont-ils assez forts pour survivre à un si long voyage? Des recherches sont également menées sur ce sujet dans les conditions antarctiques.
Cette année marquera le 60e anniversaire du début de l'ère spatiale, lorsque la Russie a lancé pour la première fois un satellite spatial. Arriver sur Mars dans moins d'un siècle à partir de ce point de basculement sera un moment historique qui annoncera un nouvel avenir pour la race humaine.
ILYA KHEL