Fernando Alcoforado*
Cet article vise à présenter les avancées scientifiques et technologiques liées à l’exploration de la planète Mars et à sa colonisation par l’humanité dans le futur comme lieu alternatif pour la fuite des êtres humains visant leur survie en tant qu’espèce face aux menaces internes et externes à la planète Terre. La NASA a récemment envoyé le rover Perseverance sur Mars, un véhicule construit pour conduire sur un terrain extraterrestre accidenté et piloté par télécommande depuis la Terre. Le rover Perseverance a presque la même taille qu’un petit véhicule utilitaire sport, pèse une tonne, possède des technologies éprouvées qui devraient garantir qu’il atteigne un point sûr à la surface de Mars avec l’objectif principal de déterminer le potentiel de la vie ancienne sur cette planète. Pour cela, le robot recherchera des signes de conditions habitables sur Mars, en plus de rechercher la vie microbienne qui aurait pu exister lorsqu’il y avait de l’eau là-bas. Le rover Perseverance a atterri avec succès en février 2021 dans un grand cratère de formation appelé Jezero, qui présente des caractéristiques typiques d’un lac et du delta d’une rivière qui existaient sur Mars il y a des milliards d’années. Les scientifiques ont des raisons de penser que, s’il y avait jamais eu de vie sur la planète Mars, c’est l’un des endroits où elle aurait pu être abondante. Pour rechercher ces signes, le rover Perseverance utilisera une perceuse capable de prélever des échantillons des roches et des sols les plus prometteurs.
La NASA prévoit de mener une future mission pour amener ces échantillons sur Terre, mais même avant cela, le rover Perseverance pourra envoyer des données scientifiques sur ce qu’il y trouvera, permettant aux scientifiques de faire leur analyse préliminaire. La mission du rover Perseverance tentera également de démontrer des technologies pouvant être utilisées dans de futures missions humaines sur Mars, notamment en testant une méthode de production d’oxygène dans l’atmosphère martienne. Il y aura également des tests pour identifier des ressources telles que les eaux souterraines. L’un des principaux objectifs de la mission Persévérance sur Mars est l’astrobiologie, y compris la recherche de signes de la vie microbienne ancienne. Le rover Perseverance caractérisera la géologie de la planète et le climat antérieur, ouvrant la voie à l’exploration humaine de la planète Mars et sera la première mission à collecter et à stocker les roches et régolithes martiens (roches brisées et poussière). Des missions ultérieures de la NASA, en coopération avec l’ESA (Agence spatiale européenne), enverront des engins spatiaux sur Mars pour collecter ces échantillons de surface scellés et les renvoyer sur Terre pour une analyse plus approfondie. Malgré les promesses, nous ne découvrirons la véritable portée des découvertes du rover Perseverance que lorsque les échantillons collectés sur la planète rouge reviendront sur Terre. Cela se produira après la fin de la mission, dans deux ans.
En plus du rover Perseverance, l’hélicoptère Ingenuity a été envoyé sur Mars pour une démonstration sans précédent de la technologie de vol autonome sur une autre planète. Le 19 avril 2021, l’hélicoptère Ingenuity de la NASA est devenu le premier avion de l’histoire à effectuer un vol motorisé et contrôlé sur une autre planète. Ingenuity a réalisé un exploit d’exploration spatiale qui était autrefois considéré comme impossible, qui consistait à effectuer un vol sur la planète Mars. L’hélicoptère Ingenuity à énergie solaire de 1,8 kg a commencé à décoller et a atteint son altitude maximale prescrite de 3 mètres et est resté en l’air pendant 30 secondes. Puis il est descendu, touchant la surface de Mars après avoir enregistré un total de 39,1 secondes de vol. La démonstration de vol initiale d’Ingenuity était autonome, pilotée par des systèmes de guidage, de navigation et de contrôle embarqués, exécutant des algorithmes développés par l’équipe de la NASA. Ingenuity est un test d’ingénierie expérimentale pour vérifier la possibilité de voler sur Mars. L’ingéniosité est un hélicoptère qui ressemble à un drone avec six moteurs et un rotor qui a été rendu extrêmement léger et qui a reçu le pouvoir de faire tourner les pales extrêmement rapide, à plus de 2500 tours par minute pour ce vol particulier en raison de l’air raréfié de Mars.
A titre de comparaison, le rotor principal d’un hélicoptère sur Terre a généralement une vitesse de rotation qui varie d’un équipement à l’autre allant de 250 à 400 tours par minute et le rotor de queue peut varier entre 700 et 900 tours par minute. Le travail d’un moteur d’hélicoptère est de maintenir exactement la même rotation en tours par minute que le rotor principal dans tous les régimes de vol: atterrissage, décollage, vol stationnaire. La rotation en tours par minute des rotors ne peut pas être modifiée. L’hélicoptère Ingenuity de la NASA a réussi à réaliser un exploit incroyable dans un autre monde car ce premier vol était entouré de nombreux doutes car Mars a une force de gravité nettement inférieure – un tiers de la gravité terrestre – et une atmosphère extrêmement raréfiée avec seulement 1% de la pression sur le surface par rapport à la planète Terre. Cela signifie qu’il y a relativement peu de molécules d’air avec lesquelles les deux pales de rotor de l’hélicoptère Ingenuity de 1,2 mètre de large peuvent interagir pour prendre son envol. Garé à environ 64,3 mètres de l’Ingenuity, le rover Perseverance a non seulement servi de relais de communication entre l’hélicoptère et la Terre, mais a également enregistré les opérations de vol avec ses caméras.
Il est à noter que Mars vient étant exploité depuis environ 60 ans. Les États-Unis et l’Union soviétique ont tenté à plusieurs reprises pendant la guerre froide de mettre en orbite la planète rouge avec un satellite et d’atterrir avec une sonde. Plus tard, ce fut au tour des rovers de s’y promener, mais un long chemin de nombreuses erreurs et succès a été nécessaire pour atteindre le niveau actuel. Dans l’article de Danielle Cavalcante sous le titre Exploração de Marte: que sondas, rovers e landers já foram enviados para lá? (Exploration de Mars: quels sondes, rovers et atterrisseurs y ont-ils été envoyés?), publié sur le site <https://canaltech.com.br/espaco/exploracao-de-marte-que-sondas-rovers-e-landers-ja-foram-enviados-para-la-180134/>, informe sur le travail des différentes sondes, rovers et atterrisseurs envoyés sur Mars au cours des 60 dernières années. L’article Mars Exploration Rovers publié sur le site Web <https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-exploration-rovers/> rapporte que la mission Mars Exploration Rovers ou Mars Exploration Vehicles de la NASA consiste à envoyer sur Mars des des véhicules géologiques (rovers) équipés de plusieurs instruments modernes capables de se déplacer pour explorer l’environnement martien. Chaque véhicule doit être transporté dans sa propre fusée et atterrir sur Mars.
En janvier 2004, deux robots ou rovers appelés Spirit et Opportunity ont atterri sur les côtés opposés de la planète rouge. Ces explorateurs robotiques ont parcouru des kilomètres à travers la surface martienne, ont étudié la géologie de terrain et ont fait des observations atmosphériques. Portant des ensembles d’instruments scientifiques identiques et sophistiqués, les deux rovers ont trouvé des preuves d’anciens environnements martiens où l’humidité et les conditions habitables existaient par intermittence. Le premier des objectifs scientifiques de la mission était de rechercher et de caractériser un large éventail de roches et de sols à la recherche d’indices sur l’activité précédente de l’eau sur Mars. Les rovers ont été dirigés vers des endroits situés sur les côtés opposés de Mars qui semblaient avoir été affectés par l’eau liquide dans le passé. Spirit a atterri dans le cratère Gusev, un ancien lac possible dans un cratère d’impact géant. Opportunity a atterri à Meridiani Planum, un endroit où les gisements minéraux suggéraient que Mars avait une histoire humide.
Plus récemment, la NASA a envoyé le rover Curiosity en 2011, qui était le premier atterrissage sur Mars à l’aide d’un parachute et, juste avant le contact avec le sol, des roquettes ont été tirées pour ralentir la descente. Le rover Curiosity a atterri sur les roues, la corde a été coupée et le module d’atterrissage a volé pour tomber à une distance de sécurité, tout comme la mission Perseverance l’a fait. Rover Curiosity reste opérationnelle aujourd’hui dans le but d’étudier l’habitabilité de la planète Mars et son aréologie – science analogue à la géologie terrestre. Au début de leur mission, les outils scientifiques de Curiosity ont trouvé des preuves chimiques et minérales provenant d’environnements habitables du passé martien dans le cratère Gale.
En 2013, la NASA a envoyé la sonde MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile EvolutioN), qui recueille toujours des mesures de l’atmosphère martienne pour aider à comprendre les changements climatiques complexes sur la planète Mars. La mission peut aider à comprendre enfin comment Mars a perdu son atmosphère dans le passé. Il y a longtemps, Mars possédait une atmosphère capable de maintenir de l’eau liquide à sa surface, ce qui est nécessaire au développement de la vie telle que nous la connaissons. Cependant, un phénomène s’est produit de telle sorte que la planète a perdu une bonne partie de l’atmosphère et, par conséquent, sa capacité à avoir une eau stable en surface. MAVEN fournit des informations sur comment et à quelle vitesse les gaz atmosphériques s’échappent actuellement dans l’espace – cela fait de MAVEN le premier vaisseau spatial à prendre des mesures directes de l’atmosphère martienne.
En 2016, la mission ExoMars, fruit d’un partenariat entre l’ESA (Agence spatiale européenne) et Roscosmos, avait pour objectif principal de rechercher des signes de vie ancienne sur Mars ayant été conçue pour cartographier l’atmosphère martienne et analyser le méthane et autres traces de les gaz y qui sont présents, car ils peuvent être des preuves de vie ou d’activité géologique. En 2018, la NASA a envoyé la sonde Insight pour étudier l’intérieur de la planète rouge à l’aide d’instruments géophysiques très sophistiqués. La sonde est capable de détecter les processus de formation de Mars, en plus de mesurer les «signes vitaux» de la planète – en particulier par la sismologie, les mesures de flux de chaleur et le suivi de précision. Cette mission comprend également des caméras à bord de la sonde. La sonde Insight est capable d’utiliser un mécanisme qui lui permet de creuser de plus en plus profondément dans le sol pour mesurer comment la chaleur circule sous la surface martienne. De cette manière, les scientifiques chercheront à en savoir plus sur la composition de la planète et son évolution au fil du temps.
En 2020, la Chine a lancé la mission Tianwen-1 et, en février 2021, est devenue membre du groupe de nations qui ont réussi à placer une sonde sur l’orbite de Mars. La mission comprend un orbiteur, un module d’atterrissage stationnaire et un rover, qui visent à étudier la géologie de la planète Mars, ainsi qu’à en savoir plus sur ce qui se trouverait sous la surface martienne. Le rover, qui n’a pas encore atterri, est conçu pour durer 90 jours, mais sa mission peut être prolongée s’il fonctionne plus longtemps. Une fois au sol, il commencera à étudier la présence actuelle et ancienne de l’eau, la structure interne de la planète, l’identification des minéraux et des différents types de roches à la surface et l’analyse de l’environnement dans l’atmosphère de Mars. La mission tentera d’atterrir son rover sur Mars en mai de cette année. Toujours en 2020, la sonde Hope Mars des Émirats Arabes Unis a été lancée dans le but d’étudier l’atmosphère martienne, y compris le système climatique de Mars tout au long de l’année. La sonde Hope Mars possède une caméra sensible aux longueurs d’onde optique et ultraviolette, et un spectromètre ajusté à la lumière infrarouge et ultraviolette, développé pour effectuer des mesures simultanées. Ainsi, les scientifiques pourront joindre ces données, en les croisant, puisqu’elles correspondront aux mêmes moments dans lesquels elles ont été collectées.
D’après ce que l’on sait de Mars, cette planète n’a aucune preuve d’avoir un champ magnétique global structuré similaire à celui de la Terre qui nous protège des rayons cosmiques et des vents solaires et cette absence peut avoir été en grande partie responsable de la perte de l’atmosphère martienne. Mars a perdu sa magnétosphère il y a 4 milliards d’années, mais elle a des points de magnétisme induits localement. Mars n’a pas de champ magnétique global qui guide les particules chargées qui pénètrent dans l’atmosphère, mais elle possède plusieurs champs magnétiques en forme de parapluie, principalement dans l’hémisphère sud, qui sont les vestiges d’un champ mondial qui a décliné il y a des milliards d’années. Par rapport à la Terre, l’atmosphère sur Mars est très mince. Le sol martien est légèrement alcalin et contient des éléments tels que le magnésium, le sodium, le potassium et le chlore qui sont des nutriments présents sur Terre et nécessaires à la croissance des plantes. Les températures de surface de Mars varient de −143 °C (en hiver dans les calottes polaires) à un maximum de 35 °C (en été équatorial). Mars a les plus grandes tempêtes de poussière du système solaire. Celles-ci peuvent aller d’une tempête sur une petite zone à des tempêtes gigantesques qui couvrent toute la planète. Ils ont tendance à se produire lorsque Mars est le plus proche du Soleil lorsque sa température globale augmente.
On sait également que l’eau liquide ne pouvait pas exister à la surface de Mars en raison de la basse pression atmosphérique, qui est environ 100 fois plus faible que celle de la Terre. Les deux calottes polaires martiennes semblent être constituées d’une grande partie de l’eau. Le volume d’eau gelé dans la calotte glaciaire du pôle sud, s’il fondait, suffirait à couvrir toute la surface de la planète à une profondeur de 11 mètres. Il y a eu la détection du minéral Jarosite, qui ne se forme qu’en présence d’eau acide, démontrant que l’eau existait déjà sur Mars. La perte d’eau de Mars vers l’espace résulte du transport de l’eau vers la haute atmosphère, où elle est dissociée de l’hydrogène et fuit la planète en raison de sa faible gravité. Mars a les saisons de l’année similaires à celles de la Terre, en raison des inclinaisons similaires de l’axe de rotation des deux planètes. Les durées des stations martiennes sont environ le double de celles de la Terre, puisque Mars est à une plus grande distance du Soleil, ce qui conduit l’année martienne à avoir une durée équivalente à environ deux années terrestres.
Tous ces efforts qui sont menés pour explorer la planète Mars visent à sa colonisation dans le futur. La NASA prévoit d’envoyer des humains en mission sur Mars d’ici 2030, mais fait face à de nombreux défis. Article sous le titre 7 Desafios da Vida Humana em Marte (7 défis de la vie humaine sur Mars), publié par National Geographic sur le site Internet <https://www.natgeo.pt/espaco/2018/11/7-desafios-da-vida-humana-em-marte>, informe que certains faits pourraient retarder ou entraver la mission de faire vivre les humains sur Mars jusqu’en 2030. Le premier défi serait la difficulté pour les humains de rester à la surface de Mars en raison de l’atmosphère presque inexistante sur Mars qui , sous l’effet du rayonnement cosmique et des vents solaires, ne seraient pas protégés et pourraient développer des cancers. Une alternative serait que les humains restent sous terre sur Mars. Le deuxième défi est que la géologie de Mars rend difficile la plantation d’espèces végétales.
Le troisième défi pour la vie humaine sur Mars est qu’il y a beaucoup de poussière fine provenant des fréquentes tempêtes de poussière. Quiconque vit sous terre sur Mars doit remonter à la surface pour nettoyer la poussière des rovers, de temps en temps, car les tempêtes de sable empêchent la recharge des batteries à l’aide de l’énergie solaire. De plus, cette poudre, en raison de son épaisseur extrêmement fine, s’infiltre facilement dans les vêtements spatiaux. Le quatrième défi majeur résulte du fait que, pour 2 kilogrammes d’objets, 130 kilogrammes de fusée sont nécessaires, ce qui limite la quantité de matériel envoyé à chaque vol et augmente de façon exponentielle le coût des missions. La plupart des fusées transportent une charge utile (charge utile signifie personnes et objets) de 1,5% de leur taille totale.
Le cinquième défi de la vie humaine sur Mars est représenté par le fait que le voyage sur Mars prend encore environ huit mois, ce qui implique une grande quantité de carburant, de nourriture et de matériel de soutien pour les équipes de mission, contrairement à la Lune, par exemple, elle qui prend 3 jours. Le sixième défi exige que les astronautes soient testés et méticuleusement choisis pour faire face aux défis physiques et sociaux que ce voyage implique. Enfin, le septième défi résulte du fait que Mars a toujours une température négative qui nécessiterait de réfléchir à la création d’un génome capable de rendre les êtres humains capables de résister à des conditions extrêmes et de survivre sur Mars. Il n’y a pas d’organismes organiques à la surface de Mars, mais il peut y en avoir sous terre et rien ne garantit qu’ils ne seront pas en concurrence avec les organismes qui peuvent y être envoyés de la Terre.
Le fait qu’il n’y ait pas de vie sur Mars montre que les conditions pour que les humains y survivent ne sont pas encore réunies. Mars 2030 semble encore une réalité lointaine et avant de penser à y vivre, nous devons en savoir plus sur cette planète. Connu pour ses projets ambitieux, Elon Musk a créé SpaceX en 2002 et la société a été la première à mettre une fusée en orbite et à la ramener pour un autre vol. Le rêve de Musk est de coloniser Mars d’ici 2030, mais il a reconnu que la construction d’une ville autosuffisante sur Mars ne sera pas une tâche simple. Lors de la conférence virtuelle “Humans to Mars”, qui s’est tenue récemment, Musk a déclaré que la colonisation de la planète rouge sera difficile et dangereuse, et devrait prendre au moins trente ans de plus.
La NASA développe 6 technologies pour envoyer des humains sur Mars dont les informations sont disponibles sur le site Web <https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/6_Technologies_NASA_is_Advancing_to_Send_Humans_to_Mars>. Ces 6 technologies sont les suivantes: 1) Des systèmes de propulsion puissants pour nous emmener plus vite sur Mars et de là sur Terre – Les astronautes à destination de Mars parcourront environ 225,3 millions de kilomètres dans l’espace lointain. Les progrès des capacités de propulsion sont la clé pour arriver à destination aussi rapidement et en toute sécurité que possible; 2) Bouclier thermique gonflable pour faire atterrir des astronautes sur d’autres planètes – Le plus gros véhicule spatial qui a atterri sur Mars a la taille d’une voiture, et envoyer des humains sur Mars nécessitera un vaisseau spatial beaucoup plus grand. Les nouvelles technologies permettront à des engins spatiaux plus lourds d’entrer dans l’atmosphère martienne, de s’approcher de la surface et d’atterrir à proximité des endroits où les astronautes souhaitent explorer; 3) Combinaisons spatiales martiennes de haute technologie – Les combinaisons spatiales sont essentiellement des vaisseaux spatiaux personnalisés pour les astronautes. La dernière combinaison spatiale de la NASA est si high-tech dont la conception modulaire a été conçue pour évoluer pour une utilisation n’importe où dans l’espace; 4) Maison martienne et laboratoire sur roues – Pour réduire le nombre d’articles nécessaires pour atterrir à la surface de Mars, la NASA combinera la première maison et le premier véhicule martien en un seul véhicule spatial avec de l’air respirable; 5) Énergie ininterrompue – Tout comme nous utilisons l’électricité pour charger nos appareils sur Terre, les astronautes auront besoin d’une source d’énergie fiable pour explorer Mars. Le système devra être léger et capable de fonctionner quel que soit son emplacement ou le climat sur la planète rouge; et, 6) Communications laser pour envoyer plus d’informations à la Terre – Les missions humaines sur Mars peuvent utiliser des lasers pour rester en contact avec la Terre. Un système de communication laser sur Mars pourrait envoyer de grandes quantités d’informations et de données en temps réel, y compris des images haute définition et des flux vidéo.
Les défis pour coloniser Mars sont immenses, mais tous les efforts doivent être faits pour faire de cette planète un lieu habitable alternatif pour les humains face aux menaces à leur survie sur la planète Terre avec la survenue d’un changement climatique catastrophique et l’éruption de volcans qui pourraient entraîner à l’extinction des êtres humains comme cela s’est produit dans le passé, à la collision de planètes orphelines avec la planète Terre, à l’émission de rayons gamma par des étoiles supernova qui peuvent conduire à l’extinction de la vie sur Terre comme cela s’est produit dans le passé et l´augmentation de la distance de la Lune par rapport à la Terre et ses conséquences catastrophiques sur le climat de la Terre qui nécessitent une évasion vers Mars. Les défis de la colonisation de Mars doivent être surmontés pour faire de cette planète une voie d’évasion pour l’humanité lorsque cela est nécessaire.
* Fernando Alcoforado, 81, a reçoit la Médaille du Mérite en Ingénierie du Système CONFEA / CREA, membre de l’Académie de l’Education de Bahia, ingénieur et docteur en planification territoriale et développement régional pour l’Université de Barcelone, professeur universitaire et consultant dans les domaines de la planification stratégique, planification d’entreprise, planification régionale et planification énergétique, il est l’auteur de ouvrages Globalização (Editora Nobel, São Paulo, 1997), De Collor a FHC- O Brasil e a Nova (Des)ordem Mundial (Editora Nobel, São Paulo, 1998), Um Projeto para o Brasil (Editora Nobel, São Paulo, 2000), Os condicionantes do desenvolvimento do Estado da Bahia (Tese de doutorado. Universidade de Barcelona,http://www.tesisenred.net/handle/10803/1944, 2003), Globalização e Desenvolvimento (Editora Nobel, São Paulo, 2006), Bahia- Desenvolvimento do Século XVI ao Século XX e Objetivos Estratégicos na Era Contemporânea (EGBA, Salvador, 2008), The Necessary Conditions of the Economic and Social Development- The Case of the State of Bahia (VDM Verlag Dr. Müller Aktiengesellschaft & Co. KG, Saarbrücken, Germany, 2010), Aquecimento Global e Catástrofe Planetária (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2010), Amazônia Sustentável- Para o progresso do Brasil e combate ao aquecimento global (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2011), Os Fatores Condicionantes do Desenvolvimento Econômico e Social (Editora CRV, Curitiba, 2012), Energia no Mundo e no Brasil- Energia e Mudança Climática Catastrófica no Século XXI (Editora CRV, Curitiba, 2015), As Grandes Revoluções Científicas, Econômicas e Sociais que Mudaram o Mundo (Editora CRV, Curitiba, 2016), A Invenção de um novo Brasil (Editora CRV, Curitiba, 2017), Esquerda x Direita e a sua convergência (Associação Baiana de Imprensa, Salvador, 2018, em co-autoria) et Como inventar o futuro para mudar o mundo (Editora CRV, Curitiba, 2019).
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