Mobilité à la surface de Mars

Nous présentons ici la problématique des moyens de transport à la surface de Mars.

1. Idées clés

Il existe un très grand nombre de solutions pour se déplacer à la surface de Mars. La problématique paraît simple, mais elle est au contraire complexe. Il est important de bien situer les difficultés et les contraintes. Voici une synthèse des principes qui doivent guider le choix des moyens de transport.

  1. Pour des questions de sécurité, la distance maximale d'éloignement de l'habitat principal est déterminée par la distance maximale atteignable avec le véhicule de secours. Ainsi, avec un seul véhicule pressurisé, la limite serait la distance maximale qui peut être parcourue à pied en scaphandre, soit une dizaine de kilomètres.
  2. Le choix des moyens de transport est lié à la charge utile maximale, au nombre d'astronautes et à l'organisation au sol. Il peut être plus judicieux de réduire la taille de l'équipage afin de prendre un véhicule supplémentaire ...
  3. L'autonomie en scaphandre est de l'ordre de sept à huit heures, guère plus.
  4. Il est possible d'intégrer sur un véhicle non pressurisé un support vie. Par exemple, on peut ajouter des branchements pour un complément d'oxygène et une recharge des batteries des scaphandres, ce qui permet d'augmenter un peu l'autonomie.
  5. Un véhicule pressurisé assurant le minimum de confort (dormir, manger, se laver) et comportant un système de support vie minimaliste pèse de l'ordre de 3 tonnes. C'est le cas du Lunar Electric Rover de la NASA (LER), illustré ci-dessus (en bas à droite).
  6. Il n'y a pas d'oxygène sur Mars, donc tout moteur basé sur la combustion doit emporter à la fois le carburant et le comburant, par exemple méthane et oxygène.
  7. L'énergie est un problème clé. Toutefois, si le scénario prévoit l'exploitation des ressources locales pour produire les ergols du retour en orbite, on peut envisager d'avoir à disposition un petit réacteur nucléaire, un champ de panneaux solaires ou des éléments chimiques. Il y a donc un lien important avec la stratégie ISRU (in situ resource utilization).
  8. Si les contraintes volumique et massique sont très fortes, on peut envisager de remplacer un véhicule pressurisé par un habitat gonflable transportable, qui jouerait le rôle de base temportaire.
  9. Pour étendre un peu plus la zone d'exploration, il peut être judicieux d'exploiter des robots télécommandés à distance. Cette idée est encore plus intéressante si les astronautes sont amenés à rester longtemps en orbite. Rappel : les délais de communication avec la Terre ne permettent pas la commande en temps réel.
  10. Les robots télécommandés peuvent être à usage dual : servir à la fois de transport pour les astronautes et de robot télécommandé à distance.
  11. Le déploiement à la surface de Mars peut être complexe. En général, un atterrisseur martien est un véhicule relativement haut avec un système de propulsion placé en bas. La hauteur de l'étage réservé à la charge utile est donc relativement importante, ce qui implique un appareillage complexe pour le déploiement au sol.
  12. Pour les véhicules pressurisés, faut-il un sas ou pas ? Question difficile pas encore tranchée. Si on n'a pas de sas, on perd tout l'air du véhicule quand on ouvre, mais la perte n'est pas énorme en terme de masse et on gagne en volume. La poussière pourrait toutefois s'infiltrer ... La NASA propose une solution originale : les scaphandres restent à l'extérieur et on rentre dans le véhicule en s'accorchant par le dos (concept du LER) !

2. Exemples de solutions

Voici un ensemble de solutions possibles pour une mission martienne : quads non pressurisés, véhicules non pressurisés avec système support vie minimal, 1 véhicule pressurisé et 1 véhicule non pressurisé, 2 véhicules pressurisés, quads + habitat gonflable, véhicules non pressurisés à usage dual (transport + télécommandé à distance). Elles sont évaluées de 1 (mauvais) à 5 (bonne note) en fonction d'une batterie de critères. Les 5 premiers sont liés aux contraintes, les 5 suivants sont liés à la performance (voir l'article de IAC 2012 pour plus de détails).

Conclusion

Si les contraintes de masse et de volume ne sont pas trop importantes, la solution la plus efficace est d'avoir 2 véhicules pressurisés, l'un jouant le rôle du véhicule de secours de l'autre. La masse totale minimum de cette solution est de l'ordre d'une dizaine de tonnes, ce qui fait beaucoup. Si les contraintes sont trop fortes, la meilleure solution est sans doute l'utilisation de petits véhicles à 2 places non pressurisés auxquels on ajoute un habitat gonflable transportable. Il est probable que plusieurs voyages soient nécessaires pour apporter tout le nécessaire à la mise en place de cet habitat temporaire. A noter que la NASA a envisagé ce concept en 2001 ("field camp"), mais qu'il n'a pas été approfondi.

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