Elon Musk n'a jamais été du genre à garder ses plans à long terme pour lui. Au-delà du développement de fusées réutilisables, de voitures électriques et de la révolution de l'énergie solaire, il a également parlé ouvertement de l'établissement d'une colonie sur Mars au cours de sa vie. Le but ici n'est rien de moins que d'assurer la survie de la race humaine en créant un «emplacement de sauvegarde», et nécessite une planification et une architecture sérieuses.
Ces aspects et d'autres de la mission proposée par Musk sur Mars ont été décrits dans un essai intitulé "Making Humans a Multi-Planetary Species", qui a été publié dans le numéro de juin 2017 de la revue Nouvel espace. Le document est un résumé de la présentation qu'il a faite lors de la 67e réunion annuelle du Congrès international d'astronautique, qui a eu lieu du 26 au 30 septembre 2016 à Guadalajara, au Mexique.
Le document a été produit par Scott Hubbard, professeur consultant à l'Université de Stanford et rédacteur en chef de NewSpace, et comprend tout le matériel et les diapositives de la présentation originale de Musk. Il contient les réflexions de Musk sur la manière dont la colonisation de Mars pourrait être accomplie au cours de ce siècle et sur les problèmes à résoudre.
Ceux-ci comprennent les coûts d'envoi de personnes et de charges utiles vers Mars, les détails techniques de la fusée et du véhicule qui effectueraient le voyage, ainsi que les éventuelles pannes de coûts et les délais. Mais bien sûr, il aborde également les questions philosophiques clés - «Pourquoi y aller?» et "Pourquoi Mars?"
Répondre à cette première question est l'un des aspects les plus importants de l'exploration spatiale. Vous vous souvenez du discours emblématique de John F. Kennedy «Nous choisissons d'aller sur la Lune»? Loin d'être une simple déclaration d'intention, ce discours était une justification de l'administration Kennedy pour tout le temps, l'énergie et l'argent qu'elle consacrait au programme Apollo. En tant que tel, le discours de Kennedy a souligné avant tout pourquoi l’objectif était une noble entreprise.
En regardant vers Mars, Musk a pris un ton similaire, mettant l'accent sur la survie et le besoin de l'humanité de s'étendre dans l'espace. Comme il l'a déclaré:
«Je pense qu'il y a vraiment deux voies fondamentales. L'histoire va bifurquer dans deux directions. Un chemin est que nous restons sur Terre pour toujours, puis il y aura un événement d'extinction éventuel. Je n'ai pas de prophétie apocalyptique immédiate, mais finalement, l'histoire suggère, il y aura un événement apocalyptique. L'alternative est de devenir une civilisation spatiale et une espèce multi-planétaire, ce que j'espère que vous conviendrez est la bonne voie à suivre. »
Quant à ce qui fait de Mars le choix naturel, c'était un peu plus difficile à vendre. Certes, Mars présente de nombreuses similitudes avec la Terre - d'où la raison pour laquelle elle est souvent appelée «Earth’s Twin» - ce qui en fait une cible alléchante pour la recherche scientifique. Mais il présente également des différences assez marquées qui rendent les séjours à long terme en surface moins attrayants. Alors, pourquoi serait-ce le choix naturel?
Comme l'explique Musk, la proximité y est pour beaucoup. Bien sûr, Vénus est plus proche de la Terre, se rapprochant de 41 millions de km (25 476 219 mi), contre 56 millions de km (3 479 678 mi) avec Mars. Mais l'environnement hostile de Vénus est bien documenté et comprend une atmosphère super dense, des températures suffisamment chaudes pour faire fondre le plomb et des pluies d'acide sulfurique! Le mercure est trop chaud et sans air, et les lunes joviennes sont très loin.
Cela ne nous laisse que deux options pour le proche avenir, en ce qui concerne Musk. L'un est la Lune, qui devrait avoir un règlement permanent sur elle dans les années à venir. En fait, entre l'ESA, la NASA, Roscosmos et la Chines National Space Administration, les plans de construction d'un avant-poste lunaire ne manqueront pas, qui succéderont à l'ISS.
Mais par rapport à Mars, il est moins riche en ressources, n'a pas d'atmosphère et représente une transition majeure en ce qui concerne la gravité (0.165 g par rapport à 0,376 g) et la durée de la journée (28 jours contre 24,5 heures) sont concernées. C'est là que réside la plus grande raison d'aller sur Mars, qui est le fait que nos options sont limitées et que Mars est le plus semblable à la Terre de tous les corps qui nous sont actuellement accessibles.
De plus, Musk tient compte du fait que les colons pourraient commencer à relancer le processus de terraformation, pour le rendre encore plus semblable à la Terre au fil du temps. Comme il le déclare (gras ajouté pour souligner):
«En fait, nous pensons maintenant que le début de Mars ressemblait beaucoup à la Terre. En effet, si nous pouvions réchauffer Mars, nous aurions à nouveau une atmosphère épaisse et des océans liquides. Mars est à peu près à moitié aussi éloignée du Soleil que la Terre, donc elle a toujours une lumière solaire décente. Il fait un peu froid, mais on peut le réchauffer. Il a une atmosphère très utile, qui, étant principalement du CO2 avec de l'azote et de l'argon et quelques autres oligo-éléments, signifie que nous pouvons faire pousser des plantes sur Mars simplement en comprimant l'atmosphère.
«Ce serait assez amusant d'être sur Mars parce que vous auriez une gravité qui représente environ 37% de celle de la Terre, vous pourriez donc soulever des objets lourds et vous lier. De plus, la journée est remarquablement proche de celle de la Terre. Nous devons juste changer les populations parce que nous avons actuellement sept milliards de personnes sur Terre et aucune sur Mars. »
Naturellement, aucune mission ne peut avoir lieu sans le véhicule très important. À cette fin, Musk a profité de la réunion annuelle de l'IAC pour dévoiler les plans de son entreprise pour le système de transport interplanétaire. Une version mise à jour du Mars Colonial Transporter (dont Musk a commencé à parler en 2012), l'ITS se composera de deux composants principaux - un propulseur de fusée réutilisable et le vaisseau spatial interplanétaire.
Le processus pour se rendre sur Mars avec ces composants implique quelques étapes. Tout d'abord, le propulseur de fusée et le vaisseau spatial décollent ensemble et le vaisseau spatial est livré en orbite. Ensuite, tandis que le vaisseau spatial assume une orbite de stationnement, le rappel revient sur Terre pour être rechargé avec le navire-citerne. Ce véhicule est de la même conception que le vaisseau spatial, mais contient des réservoirs de propulseur au lieu de zones de chargement.
Le pétrolier est ensuite lancé en orbite avec le propulseur, où il retrouvera le vaisseau spatial et le ravitaillera pour le voyage vers Mars. Dans l'ensemble, le pétrolier propulseur montera de trois à cinq fois pour remplir les réservoirs de l'engin spatial alors qu'il est en orbite. Musk estime que le délai entre le lancement du vaisseau spatial et la récupération du booster pourrait éventuellement être aussi bas que 20 minutes.
Ce processus (si Musk parvient à ses fins) s'élargirait pour inclure plusieurs vaisseaux spatiaux faisant le voyage vers et depuis Mars tous les 26 mois (lorsque Mars et la Terre sont les plus proches):
«Vous auriez finalement plus de 1 000 vaisseaux spatiaux ou plus en attente en orbite. Par conséquent, la flotte coloniale de Mars partirait en masse. Il est logique de charger les vaisseaux spatiaux en orbite parce que vous avez 2 ans pour le faire, et ensuite vous pouvez utiliser fréquemment le booster et le pétrolier pour obtenir une réutilisation très lourde de ceux-ci. Avec le vaisseau spatial, vous obtenez moins de réutilisation parce que vous devez considérer combien de temps cela va durer - peut-être 30 ans, ce qui pourrait être peut-être 12 à 15 vols au maximum du vaisseau spatial. »
En termes de structure de la fusée, il s'agirait d'un extérieur avancé en fibre de carbone entourant les réservoirs de carburant, qui s'appuieraient sur un système de pressurisation autogène. Cela implique que le carburant et l'oxygène soient gazéifiés par des échanges de chaleur dans le moteur, qui seraient ensuite utilisés pour pressuriser les réservoirs. Il s'agit d'un système beaucoup plus simple que celui actuellement utilisé pour la fusée Falcon 9.
Le booster utiliserait 42 moteurs Raptor disposés en anneaux concentriques pour générer une poussée. Avec 21 moteurs dans l'anneau extérieur, 14 dans l'anneau intérieur et sept dans un groupe central, le propulseur aurait une poussée de décollage estimée à 11 793 tonnes métriques (13 000 tonnes) - 128 mégaNewtons - et une poussée de vide de 12714 unités métriques tonnes (14 015 tonnes), soit 138 MN. Cela en ferait le premier vaisseau spatial où la barre de performance de la fusée dépasse la taille physique de la fusée.
En ce qui concerne le vaisseau spatial, la conception nécessite une section sous pression en haut avec une section sans pression en dessous. La section sous pression pourrait contenir jusqu'à 100 passagers (pensait que Musk espérait éventuellement augmenter cette capacité à 200 personnes par voyage), tandis que tous les bagages et marchandises nécessaires à la construction de la colonie martienne seraient conservés dans la section non pressurisée ci-dessous.
En ce qui concerne les compartiments d'équipage eux-mêmes, Musk était sûr d'illustrer comment le temps à l'intérieur ne serait pas ennuyeux, car le temps de transit est long. "Par conséquent, le compartiment de l'équipage ou le compartiment des occupants est configuré de sorte que vous puissiez faire des jeux sans gravité - vous pouvez flotter", a-t-il déclaré. «Il y aura des films, des salles de conférence, des cabines et un restaurant. Ce sera vraiment amusant d'y aller. Vous allez passer un bon moment! »
Au-dessous de ces deux sections, le réservoir d'oxygène liquide, le réservoir de carburant et les moteurs d'engins spatiaux sont situés. Les moteurs, qui seraient directement attachés au cône de poussée à la base, seraient constitués d'un anneau extérieur de trois moteurs au niveau de la mer - qui générerait 361 secondes d'impulsion spécifique (Isp) - et d'un groupe interne de six moteurs à vide qui générerait 382s Isp.
L'extérieur du vaisseau spatial sera également équipé d'un écran thermique, qui sera composé du même matériau que SpaceX utilise sur son vaisseau spatial Dragon. Ceci est connu comme un ablateur de carbone imprégné de phénol (PICA), dont SpaceX est sur sa troisième version. Au total, Musk estime que le vaisseau spatial interplanétaire pourra transporter 450 tonnes de cargaison vers Mars, selon le nombre de fois où le pétrolier pourra recharger le vaisseau.
Et, selon le rendez-vous Terre-Mars, le temps de transit pourrait être aussi court que 80 jours aller simple (soit une vitesse de 6 km / s). Mais avec le temps, Musk espère réduire cela à seulement 30 jours, ce qui permettrait d'établir une population importante sur Mars en un temps relativement court. Comme l'a indiqué Musk, le nombre magique ici est de 1 million, ce qui signifie le nombre de personnes qu'il faudrait pour établir une colonie autonome sur Mars.
Il a admis que ce serait un défi majeur et pourrait durer jusqu'à un siècle:
«Si vous ne pouvez y aller que tous les 2 ans et si vous avez 100 personnes par navire, c'est 10 000 voyages. Par conséquent, au moins 100 personnes par voyage est le bon ordre de grandeur, et nous pourrions finir par étendre la section de l'équipage et finalement prendre plus de 200 personnes ou plus par vol afin de réduire le coût par personne. Cependant, 10 000 vols, c'est beaucoup de vols, donc en fin de compte, vous voudriez vraiment de l'ordre de 1 000 navires. Il faudrait du temps pour construire jusqu'à 1 000 navires. Le temps qu'il faudrait pour atteindre ce seuil d'un million de personnes, à partir du moment où le premier navire se rend sur Mars, se situerait probablement entre 20 et 50 rendez-vous totaux sur Mars - il faudrait donc 40 à 100 ans pour parvenir à un soutenir la civilisation sur Mars. "
Lorsque l'ITS sera prêt à être lancé, il le fera à partir du Launch Pad 39A du Kennedy Space Center en Floride, que SpaceX utilise actuellement pour effectuer les lancements de Falcon 9. Mais bien sûr, l'aspect le plus intimidant de tout effort de colonisation est le coût. À l'heure actuelle, et en utilisant les méthodes actuelles, l'envoi de plus d'un million de personnes sur Mars n'est tout simplement pas abordable.
En utilisant les méthodes de l'ère Apollo comme pierre de touche, Musk a indiqué que le coût pour aller sur Mars serait d'environ 10 milliards de dollars par personne - ce qui découle du fait que le programme lui-même a coûté entre 100 et 200 milliards de dollars (ajusté en fonction de l'inflation) et a entraîné 12 astronautes posant le pied sur la Lune. Naturellement, ce chiffre est beaucoup trop élevé pour créer une colonie autonome de 1 million d'habitants.
En conséquence, Musk a affirmé que le coût du transport de personnes vers Mars devrait être réduit de 5 millions de dollars! Le désir de Musk de réduire les coûts associés aux lancements spatiaux est bien connu, et c'est la raison même pour laquelle il a fondé SpaceX et a commencé à développer une technologie réutilisable. Cependant, les coûts devraient être réduits au point où un billet pour Mars coûterait à peu près le même prix qu'une maison médiane - c'est-à-dire 200000 $ - avant que tout voyage vers Mars puisse avoir lieu.
Quant à la façon dont cela pourrait être fait, plusieurs stratégies sont décrites, dont beaucoup Musk et les agences spatiales comme la NASA poursuivent déjà activement. Ils incluent la réutilisation complète, où toutes les étapes d'une fusée et de son module de chargement (pas seulement la première étape) devraient être récupérables et réutilisables. Le ravitaillement en orbite est un deuxième moyen, ce qui signifierait que le vaisseau spatial n'aurait pas à transporter avec lui tout le carburant dont il a besoin depuis la Terre.
En plus de cela, il devrait y avoir l'option pour la production de propulseur sur Mars, où le vaisseau spatial pourra faire le plein à Mars pour faire le voyage de retour. Ce concept a été exploré dans le passé pour les missions lunaires et martiennes. Et dans le cas de Mars, la présence de CO² atmosphérique et gelé, et d'eau dans le sol et les calottes polaires, signifierait que le méthane, l'oxygène et l'hydrogène pourraient tous être fabriqués.
Enfin, il y a la question de savoir quel propulseur serait le meilleur. Dans l'état actuel des choses, il existe des choix de base en matière de kérosène (carburant de fusée), d'hydrogène et de méthane. Tous ces éléments présentent certains avantages et peuvent être fabriqués in situ sur Mars. Mais sur la base d'une ventilation coûts-avantages, Musk affirme que le méthane serait le propulseur le plus rentable.
Comme toujours, Musk a également soulevé la question des délais et des prochaines étapes. Cela consistait en un aperçu des réalisations de SpaceX au cours de la dernière décennie et demie, suivi d'un aperçu de ce qu'il espère voir son entreprise faire dans les années et les décennies à venir.
Il s'agit notamment du développement du premier vaisseau spatial interplanétaire dans environ quatre ans, qui sera suivi par des vols d'essai suborbitaux. Il a même laissé entendre comment le vaisseau spatial pourrait avoir des applications commerciales, étant utilisé pour le transport rapide de marchandises dans le monde entier. En ce qui concerne le développement du booster, il a indiqué que ce serait un processus relativement simple car cela impliquerait simplement de mettre à l'échelle le booster Falcon 9 existant.
Au-delà de cela, il a estimé que (en supposant que tout se passe bien) un délai de dix ans suffirait pour rassembler tous les composants afin que cela fonctionne pour amener les gens sur Mars. Enfin et surtout, il a donné un aperçu de ce qui pourrait être accompli avec les STI au-delà de Mars. Comme son nom l'indique, Musk espère effectuer un jour des missions vers une autre destination du système solaire.
Compte tenu des possibilités de production de combustible in situ (grâce à l'abondance de glace d'eau), les lunes de Jupiter et de Saturne ont été mentionnées comme destination possible. Mais au-delà de lunes comme Europa, Encelade et Titan (qui ont toutes été mentionnées), même des destinations dans la région trans-neptunienne du système solaire ont été indiquées comme une possibilité.
Étant donné que Pluton a également une abondance de glace d'eau à sa surface, Musk a prétendu qu'un dépôt de ravitaillement pourrait être construit ici pour desservir les missions de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort. "Je ne recommanderais pas cela pour les voyages interstellaires", a-t-il admis, "mais ce système de base - à condition que nous ayons des stations-service en cours de route - signifie un accès complet à l'ensemble du système solaire."
La publication de ce document, plusieurs mois après que Musk a présenté les détails de son plan à la réunion annuelle de l'IAC, a naturellement généré à la fois approbation et scepticisme. Alors que certains remettraient en question les délais de Musk et sa capacité à donner suite aux propositions contenues, d'autres y voient une étape cruciale dans la réalisation du désir de longue date de Musk de voir la colonisation de Mars se produire au cours de ce siècle.
Pour Scott Hubbard, il constitue une contribution précieuse à l'histoire de l'exploration spatiale, quelque chose que les générations futures pourront accéder afin qu'elles puissent retracer l'histoire de l'exploration de Mars - de la même manière que les documents d'archives de la NASA sont utilisés pour étudier l'histoire. de l'atterrissage sur la Lune. Comme il l'a fait remarquer:
«À mon avis, la publication de ce document offre non seulement à la communauté spatiale la possibilité de lire la vision SpaceX sous forme imprimée avec tous les graphiques en contexte, mais sert également de référence archivistique précieuse pour les études et la planification futures. Mon objectif est de faire de New Space le forum de publication de nouveaux concepts d'exploration, en particulier ceux qui suggèrent une voie entrepreneuriale pour les humains voyageant dans l'espace lointain. »
Elon Musk n'est pas étranger à voir grand et à rêver grand. Et bien que bon nombre de ses propositions dans le passé ne se soient pas concrétisées dans le délai qu'il avait initialement spécifié, personne ne peut douter qu'il ait été livré jusqu'à présent. Ce sera très excitant de voir s'il peut prendre l'entreprise qu'il a fondée il y a 15 ans pour favoriser l'exploration de Mars, et l'utiliser à la place pour mener un effort de colonisation!
Mise à jour: Musk a tweeté ses remerciements à Hubbard pour la publication et a indiqué qu'il y aurait "des changements majeurs au plan à venir".
Et n'oubliez pas de regarder cette vidéo du discours complet de Musk à la 67e réunion annuelle de l'IAC, gracieuseté de SpaceX:
