par Cyprien Verseux, Université de Brême, APM
Pour un programme martien pérenne
Un premier vol habité vers Mars pourrait avoir lieu dans les décennies à venir ; si vous lisez ce bulletin, vous en êtes sans doute déjà convaincu. Ce premier vol sera une étape extraordinaire et il faudra qu’il reste ceci : une étape. La question se pose de ce que l’on fera ensuite. Il serait désolant que les programmes martiens s’achèvent une fois accomplis les objectifs politiques les plus simples : qu’après avoir planté un drapeau, laissé une empreinte de botte et collecté quelques échantillons, on quitte la planète rouge pour ne jamais y revenir.
L’équipe dont je fais partie, à Brême, ne promeut pas la mise en place d’une colonie, et encore moins celle d’une ville. Nous espérons par contre que l’exploration de Mars se fera comme celle de l’Antarctique : par quelques expéditions héroïques suivies de la mise en place bases de recherche permanentes, avec un équipage réduit et un impact faible sur l’environnement martien. Pour que ces bases soient pérennes, il faut qu’elles soient autonomes. Il faut donc des systèmes de production qui soient robustes et polyvalents, malgré les conditions extrêmes de Mars et ses ressources limitées : de la roche, quelques gaz à basse pression, un peu d’eau que l’on peut extraire, très peu d’énergie, très peu de main d’œuvre et peu d’information.
Le Cluster d’excellence : the Martian Mindset
L’Université de Brême, en Allemagne, disposera bientôt de moyens conséquents pour développer de tels systèmes de production. Un consortium dont j’ai la chance de faire partie vient en effet de recevoir d’excellentes nouvelles : son projet The Martian Mindset – A Scarcity-Driven Engineering Paradigm (« La perspective martienne : un paradigme d’ingénierie axé sur la rareté des ressources ») sera financé, dans le cadre d’un Cluster d’excellence (une spécificité du système académique allemand), à hauteur de 50 millions d’euros sur sept ans. Le projet débutera en janvier 2026.
Les projets de recherche du Martian Mindset s’étendent sur trois domaines interconnectés, qui sont présentés ci-après : approvisionnement, transformation et opération.
Approvisionnement : synthèse sans énergie fossile
Nous développerons des systèmes permettant de produire des matériaux et des produits chimiques à haute valeur ajoutée à partir de régolithe martien. Ces systèmes utiliseront les gaz atmosphériques comme seule source de carbone et d’azote, et ne consommeront pas d’énergies fossiles. Pour cela, nous générerons des connaissances fondamentales sur les transformations des matériaux, à basse température et développerons des technologies de réacteurs électrochimiques, biologiques et photocatalytiques. Par exemple : de nouveaux types de bioréacteurs, alimentés par du régolithe, de l’eau et des gaz à basse pression, seront capables d’extraire des métaux du régolithe et de produire divers composés organiques. Ces matériaux seront ensuite transformés en pièces métalliques, en résines, en dérivés de céramique ou en d’autres composés via les procédés développés dans le deuxième domaine de recherche : Transformation.
Transformation : chaînes de processus industriels à basse énergie
Sur Terre, les procédés de production visent pour leurs produits les plus hautes performances et la meilleure qualité possibles ; on alimente pour cela des chaînes de processus industriels avec des matières premières parfaites, on les optimise et on compte pour leur fonctionnement sur une énergie sans limites. La même approche échouerait sur Mars : il faudra y être capable de générer de nouvelles pièces, des roues de rechange pour rover par exemple, à partir de matières premières impures et avec une consommation d’énergie minimale. Au sein du Martian Mindset, nous développerons des modules élémentaires, ayant chacun une fonction définie (par exemple : frittage de de fer, d’aluminium ou de magnésium) mais pouvant être combinés en différentes chaînes de processus. Ces chaînes seront capables de gérer les impuretés des matériaux et de minimiser la consommation d’énergie, tout en répondant aux exigences prédéfinies d’une grande variété de pièces. Une roue de rover ne sera peut-être pas élégante, peut-être pas parfaitement ronde, mais elle sera utilisable et produite avec peu.
Exploitation : système de production, contrôlé à distance, tolérant pénurie et incertitude
Nous conceptualiserons et développerons une installation de production adaptée au contexte martien. Cette installation sera contrôlable à distance, flexible et largement automatisée. Elle sera exploitable malgré une équipe restreinte, composée d’hommes et de robots, et des grandes incertitudes liées à la présence de matériaux impurs, à la rareté des informations et à l’environnement difficile.
Et sur Terre : produire des objets utilisables avec le moins de ressources possibles
Les produits des systèmes de production développés par l’équipe du Martian Mindset ne seront pas parfaits, n’auront pas une esthétique impeccable, ne seront pas polis comme les objets auxquels nous sommes maintenant habitués. Ils seront fabriqués de façon à minimiser la consommation de ressources (et sans énergie fossile), par nécessité, tout en étant capables de remplir leurs fonctions premières. Développer une telle approche devient pressant sur Terre également, où de nombreuses ressources sont massivement surexploitées et où l’énergie vient en grande partie de matières fossiles. Nous déploierons donc des efforts conséquents et concrets pour que ce que l’on développe en vue d’explorer Mars, où les contraintes sont si extrêmes qu’elles nous forcent à trouver des solutions radicalement nouvelles, nous aident à vivre de façon durable sur Terre.
Pour davantage d’informations
La page internet du projet (en anglais et en allemand) : https://www.uni-bremen.de/en/the-martian-mindset
Cyprien Verseux dirige le Laboratoire de microbiologie spatiale appliquée au ZARM, à l’Université de Brême, où son groupe de recherche développe des biotechnologies en soutien aux futures missions habitées de longue durée. Il est notamment responsable des projets MarCyano (financé par l’ERC) et Sustainable bioproduction on Mars (financé par l’Etat de Brême via la Humans on Mars initiative de l’Université)..