Nous avons conseillé la Société Fabulous, bureau d’études lyonnais spécialiste de la fabrication additive, qui voulait répondre au « challenge » lancé en mai 2015 par la NASA pour réaliser un habitat martien en impression 3D.
Le résultat « SFERO » (pour sphère, fer et eau) a passé la première sélection. Le résultat final doit être connu le 26 septembre.
Vue d’artiste du concept SFERO (doc. Fabulous)
Il s’agit d’envoyer sur Mars un mât télescopique de 8 mètres de long embarqué dans un module classique logeable sous la coiffe d’un lanceur lourd de type SLS. Ce mât serait équipé d’un dispositif de forage et d’une possibilité de déploiement de 15 mètres. Il est conçu pour servir de pilier à l’ensemble, pour permettre d’aller chercher de l’eau en profondeur dans le pergélisol (chauffage), pour contenir un dispositif magnétique permettant de collecter les oxydes de fer et pour servir de support et de canal d’alimentation à deux bras articulés. L’un de ces bras doit servir au broyage et à la succion des matériaux environnants et l’autre, équipée d’une tête laser, à l’application des couches additives de fer.
Le principe consistera à creuser une demi sphère et à aspirer les éléments extraits à l’aide d’un des deux bras mobiles, de rejeter les matières non ferreuses et d’imprimer une sphère en fer en coque pleine dans le sol et en coque nid d’abeilles au-dessus du niveau du sol. Cette dernière sera complétée par une enveloppe, également en fer nid d’abeilles mais non porteuse, laissant un espace de quelques 40 cm avec la coque porteuse.
L’espace vide entre les deux sera rempli de poches en plastique remplies d’eau extraite du sol. L’ensemble devrait laisser passer à l’intérieur une certaine quantité de lumière naturelle mais on pourrait ajouter quelques hublots fichés dans la double coque.
A l’intérieur de l’habitat, l’imprimante créera, avec les matériaux martiens, les planchers / plafonds, partitions verticales, meubles (chaises, tables, lits, armoires). A noter qu’une petite imprimante auxiliaire peut fabriquer tous les petits objets nécessaires à la vie quotidienne.
Vue de l’intérieur de l’habitat SFERO (doc. Fabulous/P. Brisson)
Il y aura trois niveaux : le sous-sol, lieu de repos avec des chambres pour quatre personnes et la salle d’eau pour leur hygiène quotidienne; le niveau 0 pour l’atelier, le laboratoire/bureau, la salle de réunion, la cuisine ; en mezzanine sous le dôme il est prévu une surface de culture expérimentale.
Cette solution originale doit nous faire réfléchir aux conséquences très positives de la véritable révolution introduite par l’impression 3D.
Description du procédé d’impression 3D de l’habitat SFERO (doc. Fabulous)
La présentation de Philippe Clermont à la Convention Mars Society 2017
Conférence « Coloniser Mars ? »
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Je souhaite alerter sur un point qui me parait crucial pour ces habitats 3D :
il me semble qu’un tel habitat est inhabitable tant qu’on n’a pas mis les câbles électriques, les circuits d’eau, de ventilation, et surtout le système d’alimentation et de contrôle de l’air, avec toutes les vérifications qui s’imposent sur l’imperméabilité générale et le bon fonctionnement des appareils. Or, il me parait difficile d’automatiser ces aménagements et ces procédures
Pour des questions de sécurité, je pense donc qu’on ne pourra pas arriver sur Mars avec une petite capsule, en misant sur la mise en service de l’habitat construit en 3D sous 48 heures. Par conséquent, il faudra, je pense, arriver sur la surface martienne avec un habitat fonctionnel dont l’habitabilité est assurée pour toute la durée de la mission, et ce ne sera pas celui qui a été construit en 3D, dont l’habitabilité sera partielle et la fiabilité incertaine.
Autrement dit, il me semble que dans notre positionnement, il ne faut surtout pas dire que cela va aider à faire les premières missions martiennes. Cela peut aider, mais surtout pour le processus de colonisation, pour construire de nouveaux habitats, mais une fois que des humains seront déjà présents et à même de rendre ces habitats fonctionnels et fiables avant l’arrivée d’autres astronautes.
Je comprends ces réserves. Ceci dit il me semble intéressant de prévoir la préparation robotique de tels habitats. Ils offriront un potentiel de volume de vie important moyennant une adaptation assez courte. Certes tous les fonctionnalités mentionnées ci-dessus ne seront pas opérationnelles immédiatement mais, au bout d’un temps relativement court, elles peuvent le devenir et pour une masse importées de la Terre relativement limitée.
Pourquoi ne pas commencer à équiper un tel habitat dès le début? Ce serait une sécurité et un confort supplémentaire.
Je pense aussi que ce qu’il manque dans la description de ce projet est la consommation énergétique nécessaire au fonctionnement d’un tel appareil.
Zubrin l’a bien pointé du doigt dans ces ouvrages, le problème principal pour habiter Mars n’est pas l’habitat en lui même (on saurait déjà le faire), mais l’énergie nécessaire à le faire fonctionner. L’énergie sera la ressource la plus chère sur Mars. Toutes les autres ressources (eau, air, matériaux, aliment, etc) deviennent disponible à partir du moment où l’on a assez d’énergie (pour extraire l’eau du sol, 300kJ/L!!, fabriquer de l’oxygène, extraire des minéraux du sol, les trier et les mettre en forme).
Je trouve dommage que l’on trouve autant d’initiatives sur comment fabriquer des habitats sur d’autres planètes sans se soucier de comment fournir l’énergie (pour la construction et le fonctionnement)… Je pense qu’il serait plus intéressant de faire un concours sur comment fabriquer de l’énergie sur Mars à partir des matériaux disponibles sur place avec l’envoie d’une source initiale la plus légère possible. Genre une petite source pourrait alimenter une petite usine à fabriquer des panneaux solaires à partir du sol Martien et qui deviendrait autonome puis productrice d’une puissance de plus en plus élevée au fur et à mesure qu’elle s’agrandit.
Une idée à soumettre à l’APM, TMS, ESA ou NASA?
Certes mais on ne peut traiter tous les problèmes à la fois. Ici il s’agit de démontrer l’intérêt de l’impression 3D pour éviter le transport des masses lourdes depuis la Terre. Après cela il est évident que les premiers martiens devront s’attacher à produire le maximum sur Mars. Il faudra bien sûr d’abord développer les sources d’énergie les plus autonomes possibles et il faudra encore développer dès que possible une activité d’extraction et de traitement des minerais puis développer les industries nécessaires pour gagner le plus rapidement possible en autonomie. C’est à ce prix seulement que l’établissement de l’homme sur Mars pourra devenir permanent. On est un peu dans une problématique de la poule et de l’œuf et la solution est sûrement un développement sur tous les fronts, à petite échelle puis à une échelle plus grande. En tout cas, pour commencer, il faudra bien que les hommes habitent quelque part et pour les habitats, la solution de l’impression 3D des matériaux locaux semblent une bonne solution.
Le concept d’habitat en « boite de thon » ou ses variantes , expédié depuis la Terre puis posé en surface de Mars , commence a « dater » , on s’y est tellement habitué qu’il semble « solide » techniquement , alors que ce n’est qu’un concept finalement qui n ‘a jamais fait ses preuves (alors que des habitations imprimer additivement commencent à être produites sur Terre ). Personne ne peut prouver et certifier actuellement que ça fonctionnera : il faudrait pour cela tout un financement et un programme de recherche et développement , car il faut le dire cet habitat est en fait un véritable vaisseau spatial qui va décoller de la Terre , subir diverses contraintes jusqu’à son atterrissage sur Mars et ceci sans aléas pouvant altérer la mission …
Comparer les deux types d’habitats revient à comparer un camping car et un préfabriqué à monter sur place , pour envoyer un habitat depuis la Terre il faudrait un lanceur type SLS , pour l’habitat imprimable utilisant les ressources locales ce serait moins important en terme de lanceur , un engin actuel suffirait . Un habitat boite de thon devra être testé dans l’espace , pour un habitat imprimable des essais sur Terre en le mettant en surpression
et autres tests sur la maintenance seraient suffisants , et le tester ensuite sur Mars sera largement possible en l’attente d’une décision politique d’envoi d’une expédition humaine : il serait moins coûteux en recherches et développement et ensuite en lancement , ceci pour une surface habitable au moins équivalente , autre petit avantage les astronautes explorateurs y seront bien mieux protégés des radiations que dans le hab « classique » .
On va dire qu’il faudra tout de même un habitat pour le voyage des astronautes et donc ça ne sert à rien de faire construire un habitat avant . Réponse : dans le remarquable Mars semi-direct revisité de Jean-Marc Salotti l’habitat de retour est un module habitable Bigelow ( gonflable: autre technique encore) : alors qu’est-ce qui empêche de s’en servir pour aller vers Mars et y descendre l’équipage avec une capsule pour y rejoindre l’habitat pré construit , d’ailleurs JM Salotti a souvent préconisé ce type de véhicules pour descendre sur Mars . Pour finir je ne voit pas en quoi la question des boîtiers électriques et autres canalisations seraient plus complexe à résoudre que la création complète en R et D epuis ensuite tester et certifier un habitat spatial devant être déposé sur Mars .
Pour le reste , je suis en total accord avec les remarques de A Mangeot : à partir du moment où on raisonne en utilisation des ressources locales pour fabriquer des habitats ,alors c’est logique de penser à créer d’abord des sources d’énergies et des filières d’extractions diverses et de productions . A nouvelle technologie ( impression additive avec ressources locales ) nouvelle approche .
Soyons un peu plus sérieux… ce jour il est possible d’embarquer des coques parfaitement étanches, ajustables, superposables, entièrement autonomes en production d’électricité, de traitement des eaux usées et en eau potable sans apport d’une seule goutte ..bref, peut être un jour dans l’espace, mais j’espère pour bientôt sur terre, la notre afin de palier aussi au sismique, ouragans, remontée des eaux, forts vents générant de l’arrachage des huisseries et ouvrants, charpente couverture et plus encore éventration des murs etc …anti grêlons, mais aussi anti radon, retombées atomique, anti entrée et sortie d’air, anti fuites, anti ponts thermiques …anti mode radiateur et air pulsé , bref presque anti tout comme son maître , habitat pouvant être construit sans fondation, juste arrimage puissant…partout, dans le froid, le chaud, sur la banquise et désert , transporté par toutes voies y compris cargo air… deux risques majeurs pour un tel habitat : n’est pas prévu pour recevoir un glissement de montagne, ou semi remorque lors de tornades ou une déferlante de plus de deux mètre cinquante ou une bombe type méga T. faudrait être fou pour construire en ces lieux …le second risque majeur étant les futures taxes d’ingratitudes des États de NON déversement des égouts , de non besoin d’emploi de distribution électrique et d’eau potable etc ….un Habitat disant merde aux divers systèmes , dont trois concepts type coques ajustables et superposables du RDC à R+1 & deux en R+ et R+++ , un habitat physiquement identique au traditionnel en RDC & R+1 ….mais le dit traditionnel s’arrête au 100 pourcent en usine…fini le second œuvre sur site ( les Personnes du métier…me comprendront !)… usine à 99 pourcent robotisée ( ceux ayant subit la paperasserie des emplois me comprendront…! ) …jusqu’à une à deux personne au sol sur site et le grutier du camion pendant une journée !!! Bonne journée
D’ici là, les matières moins lourdes ( habitat coques à assembler) partiront via un ascenseur vers les plateformes stationnaires et partiront en grappes ou forme de train à déploiement économique de voiles poussées par le vent céleste …et à l’arrivée une automaticité par parachute individuel suffira ( certains matériaux pouvant accepter 530 Km/h de poussée et choc ( ce qui n’est pas le cas avec parachute donc pas de bobo aux structures concept , ou s’adresser …. »La poste y pourvoira vu rien d’impossible »!!!
Attention, mieux vaut éviter de parler de l’ascenseur spatial. On n’y est pas encore! tandis que l’impression en 3D, on y est.
L’impression 3D avec utilisation de la matière martienne présente l’intérêt de limiter la masse et les volumes à emporter de la Terre et à déposer sur Mars, ce qui sont les principales difficultés présentées par les missions habitées aujourd’hui. Votre solution ne répond pas à cette préoccupation.
MR.BRISSON , l’imprimante 3D nécessitera une certaine capacité technique ainsi que masse , voyez ce jour les essais de construction d’habitat , pas très au point tout de même , faudra attendre , l’eau coulera encore longtemps sous les ponts …. Là ou je suis vraiment d’accord avec vous étant sur le principe d’aller vers l’avant avec des idées nouvelles, des matériaux plus élaborés, de se servir de matières extraites sur place en ce cas et …..vous êtes de ceux ( comme moi même ) pouvant comprendre le message d’Alphonse Lamartine »’ l’Utopie c’est souvent que vérité prématurée » …et j’ai eu des projets dits utopiques, hélas trop en avance sur son temps et s’étant avérés des vérités !. J’ai été jadis le boss d’un département métal bonding dans l’aéronautique en ….1967 et il y’ avait le trop fameux honeycomb , sacrée invention , ce nid d’abeille est encore l’avenir facile à embarquer et facile à fabriquer sur place … mais je maintiens que des approvisionnements légers, pliables partiront de la terre vers des plateformes afin d’alimenter de grands voiliers célestes … si sur terre »on » est ou serait capable d’élever une habitation en une journée et moins d’une journée …….dans un premier temps avant la prospection sur place , ces habitats seront les bienvenus !. Mais faut continuer en ces divers sens et vous êtes en l’un de ces sens MERCI à vous d’y avoir pensé !