Les rêves différés de Mars

Officiellement, les États-Unis prévoient d'envoyer des astronautes sur la planète rouge dans les années 2030. Cela ne semble pas probable. Mais à la NASA, des ingénieurs comme Bret Drake ne cessent de se brancher. Par

• Brian Bergstein page d'archives

24 octobre 2012

En août, la NASA a utilisé une série de manœuvres précises et audacieuses pour mettre un rover robotique d'une tonne nommé Curiosité sur Mars. Une capsule contenant le rover a parachuté dans l'atmosphère martienne, puis a déployé une grue céleste qui s'est abaissée Curiosité en place en toute sécurité. C'était un moment passionnant : il y avait des gens qui communiquaient avec un équipement grand et sophistiqué à 150 millions de kilomètres de là alors qu'il commençait à mener des expériences qui devraient améliorer notre compréhension de si la planète a ou a déjà eu de la vie. Ainsi, lorsque j'ai visité le Johnson Space Center de la NASA à Houston quelques jours plus tard, je m'attendais à trouver des gens qui se prélassent encore dans la rémanence. Certes, le centre de Houston, où les astronautes reçoivent des instructions de Mission Control, n'a pas joué le rôle principal dans Curiosité . Ce projet était centré sur le Jet Propulsion Laboratory, que Caltech gère pour la NASA à Pasadena. Néanmoins, l'atterrissage avait été un événement remarquable pour l'ensemble du programme spatial américain. Et pourtant, j'ai découvert que Mars n'était pas un sujet tout à fait heureux à Houston, en particulier parmi les personnes qui pensent que les humains, pas seulement les robots, devraient y explorer.

Dans son bureau long mais étroit du bâtiment principal du centre tentaculaire de Houston, Bret Drake a compilé un présenter expliquant comment six astronautes pourraient être envoyés sur des vols de six mois vers Mars et ce qu'ils y feraient pendant un an et demi avant leurs vols de retour de six mois. Drake, 51 ans, y pense depuis 1988, lorsqu'il a commencé à travailler sur ce qu'il appelle l'exploration au-delà du rêve en orbite terrestre basse. À l'époque, il s'attendait à ce que les gens retournent sur la Lune en 2004 et soient maintenant sur le point de voyager vers Mars. Cette perspective a rapidement été écartée, mais Drake a insisté : à la fin des années 1990, il était plans d'artisanat pour les missions humaines sur Mars qui pourraient avoir lieu vers 2018. Aujourd'hui, l'objectif officiel est que cela se produise dans les années 2030, mais les coupures de financement ont entravé la capacité de la NASA à développer bon nombre des technologies qui seraient nécessaires. En fait, les progrès ont été complètement interrompus en 2008 lorsque le Congrès, dans un effort pour imposer la frugalité à la NASA, lui a interdit d'utiliser de l'argent pour poursuivre l'exploration humaine de Mars. Mars était un gros mot de quatre lettres, déplore Drake, architecte en chef adjoint de l'équipe d'architecture des vols spatiaux habités de la NASA. Même si cette règle a été abrogée après un an, Drake sait que la NASA pourrait perpétuellement rester à 20 ans d'une mission habitée sur Mars.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 2012

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Si mettre des hommes sur la lune signifiait les choses extraordinaires que la technologie a rendues possibles au milieu du 20e siècle, envoyer des humains sur Mars serait la version du 21e siècle. Le vol serait beaucoup plus ardu et isolant pour les astronautes : alors que les équipages d'Apollo qui se sont rendus sur la lune n'étaient jamais à plus de trois jours de chez eux et pourrait encore distinguer ses caractéristiques familières , un équipage de Mars verrait la Terre se rétrécir en un seul des milliards de scintillements dans l'espace. Une fois qu'ils auraient atterri, les astronautes devraient survivre dans un monde glacial et balayé par le vent, avec un air irrespirable et 38 % de la gravité terrestre. Mais si Drake a raison, nous pouvons réaliser ce voyage. Lui et d'autres ingénieurs de la NASA savent ce qui sera nécessaire, d'un véhicule d'atterrissage qui pourrait faire traverser l'atmosphère martienne aux humains aux systèmes pour les nourrir, les abriter et les faire circuler une fois sur place.

Le problème auquel sont confrontés Drake et d'autres défenseurs de l'exploration humaine de Mars est que les avantages sont pour la plupart intangibles. Certaines des justifications avancées, y compris l'idée que les gens devraient coloniser la planète pour améliorer les chances de survie de l'humanité, ne résistent pas à une analyse économique. Jusqu'à ce que nous ayons réellement essayé d'y maintenir les gens en vie, les établissements humains permanents sur Mars resteront un produit de la science-fiction.

Un meilleur argument est que l'exploration de Mars pourrait avoir des avantages scientifiques, car des questions fondamentales sur la planète restent sans réponse. Nous savons que Mars était autrefois humide et chaud, dit Drake. Alors, la vie est-elle jamais apparue là-bas ? Si oui, est-ce différent de la vie ici sur Terre ? Où est-ce que tout est passé ? Qu'est-il arrivé à Mars ? Pourquoi est-il devenu si froid et sec ? Comment pouvons-nous en tirer des leçons et ce que cela peut signifier pour la Terre ? Mais maintenant Curiosité explore ces mêmes questions, en tirant des lasers sur les roches pour déterminer leur composition et en recherchant des signes de vie microbienne. Grâce à de telles missions robotiques, notre connaissance de Mars s'est tellement améliorée au cours des 15 dernières années qu'il est devenu plus difficile de plaider en faveur de l'envoi d'humains. Les gens sont beaucoup plus adaptables et ingénieux que les robots et trouveraient sûrement des choses que les drones ne peuvent pas faire, mais les envoyer augmenterait le coût d'une mission de façon exponentielle. Il n'y a tout simplement aucun moyen de justifier l'exploration humaine uniquement sur la base de la science, déclare Cynthia Phillips, chercheuse principale à l'Institut SETI, qui recherche des preuves de la vie ailleurs dans l'univers. Pour le coût d'envoyer un humain sur Mars, vous pourriez envoyer une flottille entière de robots.

Et pourtant, l'exploration humaine de Mars a un attrait puissant. Aucune planète de notre système solaire ne ressemble davantage à la Terre. Notre voisin a des rythmes que nous reconnaissons comme les nôtres, avec des journées légèrement supérieures à 24 heures et des calottes glaciaires polaires qui se développent en hiver et rétrécissent en été. Les explorateurs humains sur Mars élargiraient profondément les limites de l'expérience humaine, offrant, dans l'esprit de nombreux défenseurs de l'espace, un avantage incommensurable au-delà de la science. Il y a toujours eu des explorateurs dans notre société, dit Phillips. Si l'exploration spatiale n'est constituée que de robots, vous perdez quelque chose et vous perdez quelque chose de vraiment précieux.

La gueule de bois d'Apollon

Mars a été proposé comme un endroit à explorer avant même que le programme spatial n'existe. Dans les années 1950, des scientifiques tels que Wernher von Braun (qui avait développé les fusées de combat de l'Allemagne nazie et plus tard supervisé les travaux sur les missiles et les fusées pour les États-Unis) ont soutenu dans des magazines et à la télé que l'espace devenant la prochaine frontière de l'humanité, Mars serait un point d'intérêt évident. L'homme ira-t-il un jour sur Mars ? von Braun a écrit dans Collier magazine en 1954. Je suis sûr qu'il le fera, mais il faudra un siècle ou plus avant qu'il ne soit prêt.

L'objectif de Kennedy n'était pas de faire avancer la science ni même, vraiment, de faire avancer l'exploration spatiale. Aller sur la Lune était un substitut à une frappe nucléaire contre l'Union soviétique. Et cela s'est avéré être un moyen sous-optimal de construire un programme spatial à long terme.

Von Braun et d'autres architectes spatiaux considéraient Mars comme le point final d'une approche progressive de l'exploration spatiale humaine, une formulation qui a influencé le plan à long terme de la NASA en 1959, peu de temps après la création de l'agence. Dans ce cadre, les humains atteindraient d'abord l'orbite terrestre basse. Ensuite, ils développeraient des navires qui pourraient aller et venir de manière fiable en orbite. Une station spatiale suivrait. Ensuite, quelque temps après 1970, les gens allaient atterrir sur la Lune et, éventuellement, à une date future indéterminée, sur Mars. Tout en, des sondes sans pilote exploreraient également le système solaire . L'idée sous-jacente - que chaque étape fournirait une expertise utile pour celles qui ont suivi - est l'un des grands mèmes de l'histoire des vols spatiaux, dit Roger Launius , un ancien historien en chef de la NASA qui est maintenant conservateur principal des vols spatiaux à la Smithsonian Institution. Beaucoup de gens y ont adhéré.

Le plan aurait pu tenir, sauf qu'en 1961, alors que seule la première étape avait été accomplie, le président John F. Kennedy a sauté par-dessus les deux suivantes et a promis d'atteindre la lune d'ici la fin de la décennie.

L'objectif de Kennedy n'était pas de faire avancer la science ni même, vraiment, de faire avancer l'exploration spatiale. Aller sur la Lune était un substitut à une frappe nucléaire contre l'Union soviétique, une tactique psychologique visant à affirmer la supériorité américaine. Et cela s'est avéré être un moyen sous-optimal de construire un programme spatial à long terme. Un niveau insoutenable de ressources a été nécessaire pour atteindre la lune : à son apogée au milieu des années 1960, la NASA recevait 5 milliards de dollars par an, soit plus de 4 % du budget américain. (Il atteint environ 0,5% maintenant.) Même avant que Neil Armstrong et Buzz Aldrin ne rebondissent sur la surface lunaire en 1969, les budgets et les effectifs de la NASA étaient réduits. En faisant d'Apollo une course, il n'y avait aucune raison de continuer une fois la course gagnée, déclare John Logsdon, fondateur du Space Policy Institute de l'Université George Washington.

La direction de la NASA a suggéré l'exploration humaine de Mars après la lune, mais l'administration Nixon a sabordé l'idée comme étant trop coûteuse. Le conseiller économique du président a cité un sondage, publié dans Semaine d'actualités magazine environ deux mois après l'alunissage, dans lequel 56% des personnes interrogées ont déclaré que le gouvernement devrait réduire le financement de l'exploration spatiale. (En 1979, un autre sondage découvriraient que la moitié des Américains estimaient que l'atterrissage d'hommes sur la lune n'en valait pas la peine.) La NASA a poursuivi son programme ambitieux et réussi d'exploration de Mars et d'autres planètes avec des sondes sans pilote telles que Viking , Marin , et Voyager . Mais l'exploration humaine est revenue à la deuxième étape du cadre d'origine de la NASA : la navette spatiale volerait 135 fois de 1981 à 2011. Ensuite est venue la troisième étape, la Station spatiale internationale . Au moment où Bret Drake a obtenu son diplôme d'ingénieur en aérospatiale et a commencé à travailler en tant qu'entrepreneur sur des missions de navette au milieu des années 1980, l'idée d'envoyer des humains sur Mars était essentiellement tombée du radar.

Puis en 1986, le Challenger a explosé peu de temps après le lancement, tuant les sept astronautes à bord. La NASA a suspendu les vols de la navette pendant deux ans et demi et a été forcée de réévaluer de manière déchirante son objectif. Des commissions ont été nommées; l'exploration habitée de la Lune et de Mars a de nouveau été suggérée comme objectifs à long terme. Et le 20 juillet 1989, jour du 20e anniversaire du premier alunissage, le président George H.W. Bush a déclaré que les États-Unis devraient lutter pour les deux endroits. Comme Colomb, nous rêvons de rivages lointains que nous n'avons pas encore vus, a-t-il déclaré. Pourquoi la lune ? Pourquoi Mars ? Parce que c'est le destin de l'humanité de lutter, de chercher, de trouver.

Qu'est-ce que vous mangez?

Le Congrès a tué le plan de Bush, au moins en partie parce que la NASA a estimé qu'il coûterait environ 500 milliards de dollars sur 30 ans. Le fils de Bush, le président George W. Bush, et son successeur, Barack Obama, ont depuis retenu l'exploration humaine de Mars comme un objectif de la NASA, mais le financement nécessaire pour y parvenir n'a suivi sous aucune des deux administrations.

Pendant tout ce temps, Drake et ses collègues se sont penchés, par à-coups, sur le travail à long terme requis pour garder la possibilité ouverte. Digne d'un employé de longue date de la NASA, Drake n'a pas la fanfaronnade folle des fanatiques de la colonisation spatiale. Il est franc et réservé, même lorsqu'il reconnaît sa frustration face aux études interminables que son groupe a dû effectuer en l'absence d'une véritable mission sur Mars. Nous savons quels sont les défis, dit-il. Nous savons de quelles technologies, nous savons de quels systèmes nous avons besoin.

Les défis sont ahurissants. Cela ressort clairement du plan de mission, officiellement appelé architecture de référence de conception, qu'il a achevée en 2009. Aller dans l'espace pendant plus de deux ans soumettrait les astronautes à un degré sans précédent d'isolement et d'apesanteur prolongée ; le plus long séjour dans l'espace jusqu'à présent a duré 14 mois. Des rayons cosmiques potentiellement mortels, qui sont bloqués par le champ magnétique et l'atmosphère de la Terre, frapperaient le vaisseau spatial en vol et menaceraient les astronautes sur Mars. La NASA pourrait réduire l'exposition au rayonnement de fond normal dans l'espace en construisant un blindage dans le vaisseau spatial et les habitats martiens. Mais il a probablement besoin d'une meilleure méthode pour prédire les éruptions solaires occasionnelles qui crachent des doses de rayonnement plus élevées, afin que les astronautes puissent être sûrs de se retirer dans des abris spéciaux contre les tempêtes.

Un autre problème non résolu est que l'atmosphère martienne est suffisamment épaisse pour qu'un véhicule d'atterrissage ait besoin d'une protection thermique contre les frottements qu'il générerait à l'entrée, mais elle est également trop mince pour ralentir considérablement un tel engin. Cela signifie qu'un nouveau véhicule de descente serait nécessaire : la grue aérienne utilisée pour atterrir Curiosité ne fonctionnerait pas pour les humains de débarquement, dont l'engin pourrait peser 30 fois plus. Bien que la NASA construise un véhicule de transport lourd qui pourrait emmener des humains sur Mars – essentiellement une version plus grande des fusées qui ont volé vers la lune – un atterrisseur n'est pas encore en préparation. Drake dit que le développement et les tests de technologies pour un atterrisseur doivent commencer dans les prochaines années si une mission au milieu des années 30 doit être possible.

Bruce Sauser, devant une maquette d'un habitat spatial, tient un échantillon de bandes de Kevlar tissées qui pourraient recouvrir une structure gonflable sur Mars.

Tout cela est intimidant, mais la fusée est au cœur de ce que la NASA a fait auparavant. Un défi bien plus important viendrait de devoir faire quelque chose d'entièrement nouveau : protéger et nourrir les humains sur une autre planète sur une longue période. Les astronautes passant de longues périodes sur Mars devraient retirer leurs combinaisons spatiales et leurs casques et respirer à l'intérieur d'une structure fermée. Il y a des raisons d'être optimiste ; la station spatiale a offert d'importantes leçons sur la construction et l'entretien de systèmes de survie en boucle fermée dans lesquels l'eau et l'air sont recyclés. Il est également possible d'extraire l'oxygène du dioxyde de carbone qui constitue 95 % de l'air martien.

Mais des problèmes de base subsistent, comme celui de savoir ce que mangeraient les voyageurs. Un habitat martien peut avoir une serre, mais il est peu probable que les astronautes puissent se développer suffisamment pour répondre à tous leurs besoins caloriques. Et Michele Perchonok, scientifique en alimentation de la NASA, ne pense pas que la nourriture déshydratée que les astronautes injectent avec de l'eau sur la station spatiale puisse conserver les nutriments adéquats pendant cinq ans, c'est-à-dire combien de temps elle devra durer si certains sont envoyés avant le premier équipage, comme envisagé. De nombreuses solutions ne démarrent pas, car une fusée vers Mars ne pourrait transporter qu'une quantité limitée de nourriture et d'équipements de cuisine. Le traitement sous pression des aliments est probablement la réponse, mais il est difficile de perfectionner cette méthode. Quand j'ai mentionné à Perchonok qu'une mission sur Mars était sûrement dans plus de 20 ans, elle a ri. Je l'espère, dit-elle. Parce que nous avons beaucoup de travail à faire.

Dans un autre bâtiment, Bruce Sauser, qui est à la NASA depuis aussi longtemps que Drake, supervise plusieurs projets qui pourraient être utilisés sur Mars. L'un d'eux est un habitat qui pourrait résister aux aléas d'une planète où les températures varient de −140 °C à 25 °C et où les tempêtes de vent pilonnent le paysage de poussière. Sauser (qui a un titre classique : responsable du bureau d'architecture et d'intégration des systèmes de la direction de l'ingénierie) essaie de maîtriser un mélange de matériaux pour l'habitat. Certaines couches fourniraient une isolation et une protection contre les rayonnements, par exemple, tandis que d'autres seraient suffisamment résistantes pour éviter les perforations. À leur tour, ces couches s'adapteraient sur les vessies pour retenir l'air. Une idée est de rendre l'habitat gonflable, afin qu'il puisse être emballé étroitement en route vers Mars.

Sauser estime qu'il pourrait falloir 10 à 15 ans pour être sûr de la fiabilité de cet habitat. Son équipe a expérimenté des matériaux tels que le Kevlar et le Nextel, un isolant utilisé sur les navettes. Mais il dit que les coupes et les gels de financement ont rendu presque impossible de faire plus que des progrès progressifs.

Les dollars sont répartis sur tellement de choses, vous n'en avez pas assez dans un seul seau pour faire passer cette chose au niveau supérieur, dit-il. Nous n'avons pas de mission. Nous n'avons pas d'objectif final. Si je n'ai pas ce besoin réel, ce financement ou cette date limite, je vais continuer à faire avec. Eh bien, faire le tour peut prendre 30 ans.

Les bonnes choses

Résoudre de tels problèmes, dit Drake, ne nécessiterait pas autant d'argent que vous ne le pensez. Il dit qu'un panel nommé par l'administration Obama, la Commission Augustine, a raison lorsqu'il a déterminé en 2009 que la NASA pourrait soutenir des programmes pour que les humains et les robots explorent Mars si son budget annuel était augmenté d'environ 3 milliards de dollars par rapport à son niveau de 2010. de 19 milliards de dollars.

Cependant, le budget de la NASA va dans le sens inverse (c'est maintenant moins de 18 milliards de dollars ), et les coupes ne sont pas seulement le reflet des difficultés financières de Washington. Ils reflètent également l'ambivalence du public à l'égard des réalisations de la NASA. Au niveau le plus pratique, les meilleures recherches scientifiques issues de missions humaines, de la station spatiale Skylab des années 1970 à la navette et à la Station spatiale internationale, ont porté sur la perte osseuse, la vision floue et d'autres problèmes dont souffrent les astronautes lorsqu'ils sont retirés de la Terre. la gravité. C'est une recherche cruciale pour que notre espèce ait un avenir dans l'espace. Mais cela sonne comme une logique circulaire : nous devons continuer à envoyer des gens dans l'espace pour comprendre ce qui arrive aux gens dans l'espace. Les personnes qui ne font pas partie de la NASA ou de la communauté spatiale – peut-être qu'elles sont bien informées, mais elles ne voient pas d'applications pratiques dans leur vie quotidienne, explique Launius, l'ancien historien de la NASA. Et ils n'ont qu'à se gratter la tête et à se demander : pourquoi faisons-nous cela au prix que nous faisons ?

La question devient alors de savoir à quel point nous devons valoriser les avantages intrinsèques des vols spatiaux en tant qu'expression de notre désir d'explorer notre monde de la manière la plus ambitieuse possible.

Stan Amour a un doctorat en astronomie et a travaillé sur des dizaines de projets pour la NASA, mais le titre en un mot sur sa carte de visite le résume le mieux : astronaute. Il a volé à la station spatiale sur la navette Atlantide en 2008 et a fait deux sorties dans l'espace. Il dit que l'argument en faveur des missions spatiales habitées devrait être simple : l'exploration est l'une des meilleures choses que les gens fassent. Des explorations qui ne sont pas faciles nous inspirent. Nous apprenons de nouvelles choses. Souvent, les choses que nous apprenons semblent être sans valeur à l'époque.

Pourquoi ne pas le faire uniquement avec des robots ? Nous aimons, en tant que personnes, quand les gens font des choses. Si tout ce que vous recherchez, ce sont des données scientifiques, bien sûr, envoyez des robots. Mais en tant qu'êtres humains, nous ressentons un attachement lorsque les humains vont faire des choses comme ça.

Love ajoute que même en l'absence d'une raison économique évidente de le faire, le coût d'une exploration inspirante vaudrait la peine d'être supporté. Le prix serait petit, dit-il, comparé à l'argent et aux efforts qui sont dépensés au service de la cupidité et de notre envie ancestrale de nous battre les uns les autres.

Une réponse simple pourrait être de dire que si les gens veulent aller sur Mars, alors ils devraient le planifier et le payer eux-mêmes. En effet, plusieurs entreprises prouvent qu'elles peuvent faire des choses dans l'espace de manière relativement efficace. L'un d'eux est Space Exploration Technologies, ou SpaceX, une entreprise privée qui envoie des fusées à la station spatiale pour la NASA. Le fondateur de SpaceX, Elon Musk, rêve d'aller sur Mars. Il dit qu'il veut y mettre des gens 12 à 15 ans .

Cependant, cet objectif semble sous-estimer considérablement les obstacles technologiques. SpaceX travaille sur un fusée lourde cette pourrait transporter des charges utiles robotiques sur Mars . Mais les humains ont besoin d'une fusée plus grosse et plus chère, et Musk n'a pas révélé son intention d'en construire une. Plus important encore, il n'a pas dit comment il s'acquitterait des autres tâches difficiles, comme nourrir les voyageurs (par l'intermédiaire d'une porte-parole, il s'est refusé à tout commentaire). Et même si un tel effort privé était capable d'inventer et de développer la technologie nécessaire, la logistique des voyages sur Mars est si difficile que les coûts seraient sûrement trop élevés pour être couverts uniquement par un nouveau marché du tourisme spatial. En d'autres termes, cela exigerait l'implication de grandes institutions dotées de moyens financiers et techniques, comme une agence spatiale ou une coalition de plusieurs.

Le problème demeure alors : convaincre le public qu'il s'agit d'un objectif louable. Même au sein de la NASA, il n'y a pas de consensus. Brent Sherwood, qui formule des missions du système solaire pour la NASA au Jet Propulsion Laboratory, soutient qu'étant donné les contraintes de financement de l'agence, les ressources utilisées pour amener les gens sur Mars seraient bien mieux dépensées pour d'autres projets spatiaux habités. Entre autres choses, il prône la colonisation de la lune, la stimulation du tourisme spatial et la récupération de l'énergie solaire à partir de l'orbite géosynchrone de la Terre. Je suis architecte spatial. J'aimerais nous voir faire des choses incroyables dans l'espace, dit Sherwood. Je ne pense tout simplement pas que la seule mesure de l'étonnement soit une demi-douzaine de fonctionnaires visitant Mars en 40 ans.

Sherwood, 54 ans, s'est lancé dans le secteur des vols spatiaux en 1988, lorsqu'il travaillait pour Boeing sur la planification de missions humaines sur Mars. Il considère Drake comme un vieil ami ; il souligne que comme beaucoup de gens de leur âge, tous deux ont été inspirés par Apollo pour rejoindre le programme spatial. Mais il pense que la légende d'Apollo est trop importante, amenant les gens à suggérer Mars comme successeur naturel de la Lune alors qu'en fait, les alunissages étaient des anomalies de la guerre froide. Bret y travaille depuis toutes ces années. Je nous ai vu vieillir, s'émerveille Sherwood. Je pense qu'il est particulièrement élégiaque que la génération qui a été motivée pour se lancer dans cette entreprise à cause d'Apollo soit piégée dans une vision limitée et limitative et en quelque sorte pittoresque de ce que nous pensions être ici pour faire.

Qu'est-ce que la NASA est vraiment là pour faire ? C'est une question à laquelle il n'a pas été répondu de manière adéquate depuis 40 ans, ni par les politiciens, ni par les experts de l'espace, ni par l'agence elle-même. En attendant, Bret Drake et ses collègues font ce qu'ils peuvent pour entretenir une flamme, juste au cas où notre société déciderait que nous voulons vraiment faire quelque chose de fondamental et de magnifique simplement parce que nous le pouvons.

Brian Bergstein est le rédacteur en chef adjoint de Examen de la technologie du MIT .

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