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Groupe Libella

www.editionsfavre.com

Dépôt légal en Suisse en octobre 2020.

Tous droits réservés pour tous pays. Sauf autorisation expresse,
toute reproduction de ce livre, même partielle, par tous procédés, est interdite.

Photos de couverture : © NASA/JPL Caltech

Couverture : Javier G. Nombela - art-eres.net et Dynamic 19

Illustrations 1 à 9 réalisées par Javier G. Nombela - art-eres.net

Mise en pages : Dynamic 19

ISBN : 978-2-8289-1915-3

© 2020, Éditions Favre SA, Lausanne, Suisse.

La maison d’édition Favre bénéficie d’un soutien structurel

de l’Office fédéral de la culture pour les années 2016-2020.

Titre

Sylvia Ekström

Javier G. Nombela

Nous ne vivrons pas
sur Mars, ni ailleurs

Préface de Michel Mayor,

Prix Nobel de physique 2019

PRÉFACE DE MICHEL MAYOR

Rêve et réalité.

L’exploit de Tenzing Norgay et Edmund Hillary, foulant le plus haut sommet de notre Terre a alimenté mes rêves d’enfant. Il y a 50 ans, l’humanité a été fascinée par l’épopée de Neil Armstrong et Buzz Aldrin imprimant la marque de leurs pieds dans la poussière du sol lunaire. Exceptionnel moment. Les projets visant à poser un (ou plusieurs) humains sur Mars ont cette capacité d’unir une fraction importante de l’humanité dans l’attente fiévreuse des premiers messages et images nous montrant le succès de l’amarsissage. J’aimerais vivre ce moment exceptionnel de l’aventure humaine et de son besoin d’explorer.

Ceci dit, la mission consistant à poser des êtres humains sur la planète rouge est d’une complexité incomparable à l’aune des missions Apollo des années 1960 et 1970. Mars est des centaines de fois plus distante de la Terre que ne l’est la Lune. Imaginez-vous voguant pendant des mois dans l’immensité noire du ciel vers ce petit point rougeâtre. Vous regardez d’où vous venez… et la Terre n’est déjà plus qu’un petit point bleu !

Le remarquable mérite du livre de Sylvia Ekström et Javier G. Nombela est de nous faire sentir l’immensité de la tâche et d’évoquer les innombrables problèmes associés à un voyage habité vers Mars : difficultés humaines, psychologiques ou techniques. L’orgueil des nations, moteur puissant, saura-t-il mobiliser les forces de leurs scientifiques et de leurs ingénieurs pour atteindre ce but au moins une fois ?

Cette première mission vers Mars aurait-elle d’autres buts que de satisfaire le goût de l’humanité pour explorer son environnement ? En particulier, pourrait-on attendre un apport scientifique spécifique : meilleure connaissance de la planète Mars, de sa formation ou plus encore, la recherche de traces de l’émergence de la vie dans le passé ? Les robots actuels avec leur instruments scientifiques, foreuses visant à prélever des échantillons de roches, spectrographes, magnétomètres et bien d’autres seront-ils plus efficaces lorsqu’ils seront manipulés par un scientifique in-situ ? Pour moi la réponse n’est pas claire. La complexité de la mission Perseverance voguant actuellement vers Mars en est un bel exemple : l’exploration robotique a déjà apporté de superbes résultats et continuera à le faire encore pendant de nombreuses années.

Il y a quelques milliards d’années Mars avait une atmosphère plus dense qu’aujourd’hui, l’eau coulait à sa surface… Oui mais, avant la perte de l’essentiel de son atmosphère, la vie a-t-elle émergé sur cette planète rocheuse ayant de l’eau à sa surface, du volcanisme et tous les atomes nécessaires ? Question vertigineuse : la vie est-elle un impératif cosmique, à savoir lorsque les conditions favorables requises par la chimie complexe de la vie sont réunies, la vie émerge-t-elle ? Nous n’en savons rien, mais là est toute la question de l’unicité de la vie sur Terre ou de la pluralité de la vie dans l’univers. Superbe question, présente durant des millénaires dans les débats philosophiques et qui devient aujourd’hui un chapitre de la science. La vie est-elle un sous-produit de l’évolution de l’univers comme l’est la matière, les atomes et des molécules complexes ?

Au vu de cette question, oui l’exploration martienne s’inscrit dans la plus noble lignée de la curiosité humaine. Je me permettrai de citer ici le philosophe et théologien du 13e siècle, Albert le Grand : « Existe-t-il de nombreux mondes ou n’en existe-il qu’un ? C’est une des plus nobles et exaltantes questions de l’étude de la Nature. »

Mais…

Quelle serait la raison de compléter cette exploration de Mars par une entreprise commerciale permettant à quelques centaines (ou milliers ?) de riches terriens de faire ce voyage de plusieurs mois et ensuite se promener dans un désert avec une complexe combinaison spatiale ? Il leur faudrait passer une fraction importante du séjour sous le sol martien à l’abri des rayonnements cosmiques !

Au retour, ils pourront dire : j’ai fait Mars. Mais on sait que le tourisme détruit souvent les sites où il se développe. Ici le risque guette : les premières missions d’exploration robotiques au sol sont l’objet d’un soin extrême pour éviter l’apport des bactéries ou d’autres organismes sur Mars (et les mêmes précautions seront prises au retour sur Terre des échantillons de Perseverance). Lors des sorties multiples, durant plusieurs mois, de ces touristes, pourra-t-on garantir en permanence la totale stérilité de ces escapades ? Au risque de polluer Mars avec des organismes terrestres… J’espère que la dure réalité financière et la complexité de ces vols et amarsissage s’opposeront à un tel développement touristique.

Et au-delà ?

Peut-on penser que Mars serait la destination la plus lointaine des missions spatiales portant des humains ? Vénus, autre sœur de la Terre, est vraiment trop chaude, Mercure brûlante et inhospitalière et les confins du système solaire beaucoup trop froids !

Alors, soyons fous, rêvons d’exoplanètes idéales où l’humanité pourrait émigrer. Les étoiles que vous admirez dans le ciel nocturne sont, dans leur immense majorité, entourées de systèmes planétaires. L’étude des exoplanètes nous révèle aussi l’abondance de ces petites planètes rocheuses, cousines lointaines de notre Terre. Parfois trop chaudes pour offrir un cadre adéquat à la chimie complexe de la vie, parfois trop froides. Néanmoins, parmi les centaines de milliards d’étoiles de notre galaxie, il existe à coup sûr des planètes par millions (voire centaines de millions) ayant des conditions favorables.

Même si la plupart de ces jumelles de la Terre sont à des distances considérables, continuons de rêver ! Imaginons que nous en identifions une, très proche du système solaire, disons à 30 années-lumière… une Terre voisine. Très proche ? Oui et non. La lumière mettra un milliard de secondes pour parcourir cette distance : un milliard de fois la distance Terre-Lune. Non, l’humanité n’émigrera pas vers une exoplanète, même si celle-ci propose des conditions parfaites. Mars n’est pas une première étape avant de telles aventures cosmiques. Dommage, la science-fiction nous le laissait croire.

Le livre que vous tenez entre vos mains donne toute sa dimension aux périls que comporte un voyage vers Mars et notre inadéquation à ce genre d’aventures. Très probablement une expédition sera tentée dans les décennies qui viennent, mais je suis sûr que nous ne pourrons pas y vivre de manière pérenne ni y établir quelque colonie que ce soit.

Et en attendant, prenons le plus grand soin de notre vaisseau cosmique, la planète bleue.

Michel Mayor,

Professeur émérite de l’Université de Genève

Prix Nobel de physique 2019

REMARQUE LIMINAIRE

Avant d’en venir à notre sujet principal, l’impossible conquête de Mars ou de tout autre endroit plus lointain encore, il nous a semblé important de décrire brièvement l’espace qui nous entoure et le temps terrestre, ce que nous ferons dans la première partie de ce livre. Sans une succincte mais précise description de l’Univers où nous sommes apparus et le temps qu’il a fallu pour qu’émergent les Homo sapiens du foisonnement de la vie sur Terre, il n’est pas facile de comprendre pourquoi nous ne pouvons pas vivre ailleurs qu’ici.

Et surtout, comme nous le verrons dans la partie centrale du livre, de faire voyager dans l’espace des organismes totalement inadaptés pour ce genre de périple.

Dans la troisième partie, nous expliquerons aussi qu’il est illusoire d’imaginer envoyer cent, voire deux cents personnes à la fois dans de grosses fusées vers Mars, comme l’envisagent certains entrepreneurs aux dents longues.

Nous dirons aussi un mot sur le fameux paradoxe de Fermi et pourquoi il a, à notre avis, trouvé sa résolution.

Mais que de chiffres dans notre récit !

Dans la première partie surtout, nos lectrices et nos lecteurs se sentiront peut-être bombardés par tant de nombres. Hélas, la science en général, et l’astronomie en particulier, ne peuvent travailler sans eux. Nous avons décidé de ne pas inclure d’équations dans notre ouvrage (ni de notes de bas de page pour faciliter la lecture), mais des nombres et des ordres de grandeur souvent sidérants nous seront nécessaires pour rendre compte des dimensions auxquelles nous allons être confrontés tout au long de ce livre.

Dans la mesure du possible, lorsque ces chiffres ou ces dimensions dépasseront notre capacité à les appréhender, nous les avons remplacés par des images, des analogies ou des comparaisons à même de les rendre plus parlants.

En outre, vous trouverez en fin d’ouvrage un glossaire de tous les termes en italique gras lors de leur première apparition.

AVANT-PROPOS

« Vous voyez l’arbre là-bas au bord du champ, à quelle distance se trouve-t-il ?

– Je dirais à quelque chose comme 230 ou 240 mètres… »

Si vous estimez aisément les distances, vous serez proche de la vérité. Sinon, il est possible que l’arbre se trouve bien plus près ou beaucoup plus loin. La réponse que vous ne pourrez jamais fournir est celle-ci :

« Il se trouve à 237,43 mètres. »

À moins de posséder les yeux de Terminator ou ceux de l’Homme qui valait trois milliards, nous ne pouvons pas évaluer exactement la distance qui nous sépare de cet arbre, de cet immeuble, de cette montagne. Nous ne pouvons que les estimer grossièrement.

Nos cinq sens nous permettent de nous situer convenablement dans notre environnement immédiat. Pendant des millions d’années, nos ancêtres primates (australopithèques puis Homo) ont passé le plus clair de leur temps à chercher eau et nourriture, mais avaient un autre souci pressant : tenir leurs prédateurs à distance. Leurs sens de la vue, de l’odorat et de l’ouïe les tenaient informés de la présence de fauves ou de rapaces. En cas de danger, leurs stratégies de fuite les aidaient à rester en vie.

Répondant aux besoins d’une longue évolution en forêt tropicale ou en savane plus ou moins arborées, notre sens de la vue n’est pas fait pour estimer la distance à laquelle se trouvent la Lune, les autres planètes du Système solaire et encore moins les nombreuses étoiles du ciel nocturne. Nos cerveaux ne sont pas construits pour de si grandes échelles. Mais c’est équipés de ce cerveau et de nos sens à courte portée qu’à l’aube de l’humanité, il y a environ 300 000 ans, nous avons commencé à nous étonner du spectacle du ciel.

Les éclipses solaires ont sûrement inquiété pendant de longs millénaires nos ancêtres Homo sapiens. La longueur changeante du jour et de la nuit devait certainement les intriguer au plus haut point. Et que dire du spectacle de la voûte céleste pendant la nuit et sa multitude de petits points brillants aux couleurs et aux éclats différents ? Pourquoi la Lune change-t-elle d’apparence de manière si régulière ? Que sont ces traces fulgurantes qui parfois traversent le ciel sans rien toucher ? Et ces points un peu plus gros qui ne scintillent pas, mais qui semblent errer là-haut selon des trajectoires bien définies ?

Les premières traces écrites que nous ont laissées les astronomes égyptiens et sumériens, il y a 5000 ans, attestent que la différence entre étoiles (fixes) et planètes (errantes) était établie, et que cinq planètes visibles à l’œil nu étaient identifiées et nommées. Deux millénaires plus tard, les savants grecs parviennent à des mesures astronomiques étonnantes de précision au vu de leurs moyens techniques. Ils se sont passablement trompés sur la distance Terre-Soleil, mais ont su donner la circonférence de notre planète à quelques dizaines de kilomètres près.

En 1543, Nicolas Copernic achève la rédaction de son ouvrage majeur, De revolutionibus orbium coelestium, où il postule, principalement pour des raisons philosophiques, que c’est le Soleil qui est au centre de notre système et non la Terre. Quelques décennies plus tard, en 1609, Kepler confirme l’hypothèse de Copernic en découvrant que les orbites planétaires sont légèrement elliptiques, et cette même année, Galilée pointe pour la première fois une lunette militaire vers la Lune. L’astronomie moderne est née.

Grâce à ses fameuses lunettes, qu’il construit et améliore en les polissant sans relâche, Galilée fournit à l’œil humain le premier outil lui permettant de voir plus loin et d’aller bien au-delà de ses fonctions premières de situation spatiale et d’alarme en cas de danger. En découvrant les lunes de Jupiter en 1610, il est le pionnier de l’exploration du cosmos depuis la Terre. Le premier d’une longue série de scientifiques persévérants qui, pendant quatre siècles, n’auront de cesse d’améliorer leurs instruments d’observation et d’obtenir des résultats impressionnants, comme la découverte des deux planètes du Système solaire non visibles à l’œil nu, Uranus (William Herschel en 1781) et Neptune (Johann Galle et Urbain Le Verrier en 1846).

Au début du XXe siècle, faute de télescopes suffisamment puissants, la connaissance de l’Univers se limitait à celle de notre Galaxie, la Voie lactée, considérée comme l’ensemble de l’Univers et contenant tous les éléments proches ou lointains que révélaient les appareils les plus avancés du moment. Mais les vitesses de certains objets célestes, à savoir les nébuleuses spirales, posaient de grands problèmes aux astronomes.

En 1916, deux d’entre eux, Vesto Slipher et Francis Pease, avaient été très étonnés de constater que d’après leurs vitesses radiales, certaines de ces nébuleuses semblaient s’éloigner de notre Galaxie. Voilà qui contredisait frontalement la théorie parfaite de la galaxie-univers. Slipher et Pease ne trouvaient aucune explication satisfaisante à cette énigme.

Le 26 avril 1920, à l’Académie américaine des sciences, eut lieu le Grand débat entre les astrophysiciens Harlow Shapley, tenant d’une seule gigantesque galaxie englobant tout ce que l’on observait, et Heber Curtis, qui lui défendait l’idée de multiples univers-îles. Cette joute restée dans les annales de la cosmologie moderne fut remportée par Curtis, mais il fallut attendre encore cinq ans avant qu’Edwin Hubble (l’homme qui a donné son nom au fameux télescope spatial de la NASA) ne démontre qu’Andromède était bel et bien une galaxie distincte de la nôtre.

Quatre ans plus tard, en 1929, dans son article fondateur de l’astronomie contemporaine, A Relation Between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae, Hubble présente ses conclusions : la vitesse d’éloignement des nébuleuses extragalactiques est proportionnelle à leur distance estimée statistiquement d’après leur éclat apparent. Ce qui confirme et améliore la loi émise par Georges Lemaître, loi ignorée par le monde anglo-saxon car publiée en français en 1927. La loi de Hubble-Lemaître jetait le pavé de l’expansion de l’Univers dans le débat astrophysique du début du XXe siècle.

Débat loin d’être clos près d’un siècle plus tard.

Dans son œuvre posthume publiée en 1669, Blaise Pascal formulait sa fameuse pensée : « Le silence éternel de ces espaces infinis m’effraie. » Mais, comme nous le verrons, ce qui l’effrayait tant dans le spectacle de la nuit n’était pour ainsi dire que le vestibule de l’Univers observé depuis la Terre. Un petit bout très limité de notre voisinage immédiat, comparable à ce que nous pouvons voir depuis notre balcon par rapport à l’ensemble de la surface terrestre, et encore…

Qu’aurait-il écrit aujourd’hui à la lumière des stupéfiantes dimensions du cosmos que les astrophysiciennes et les astrophysiciens nous décrivent depuis quelques décennies ?

1re PARTIE

OÙ SOMMES-NOUS
DANS L’ESPACE-TEMPS ?

L’ESPACE

Même à la microscopique échelle du Système solaire, les distances sont gigantesques.

La sonde Voyager 1 a quitté la Terre en 1977 et quarante-trois ans plus tard elle ne s’est éloignée de nous que de 20 heures-lumière, alors que le rayon du Système solaire est d’un peu plus de 2 années-lumière. Plus de quatre décennies de voyage à une vitesse de 61 000 km/h (17 km/seconde) pour un minuscule saut de puce de quelques milliards de kilomètres.

Depuis l’invention de la machine à vapeur lors de la première révolution industrielle de la fin du XVIIIe siècle, l’humanité a fait de constants bonds en avant dans sa longue et indispensable quête de sécurité, d’hygiène et de confort. Elle a réussi à se protéger de ses pires prédateurs, a grandement amélioré sa production de nourriture et d’énergie, est parvenue à combattre les pandémies telles que la peste, le choléra et tant d’autres. Depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale et les Trente glorieuses, l’Occident d’abord puis l’humanité tout entière est parvenue à un niveau et à une qualité de vie jamais atteints auparavant grâce au progrès technique et à l’organisation de plus en plus efficace du commerce et des échanges internationaux.

Personne bien sûr ne se plaindra de ces nombreux bienfaits, tant matériels que culturels, si difficilement acquis. Malheureusement, tout occupés que nous étions à cette tâche nécessaire et primordiale consistant à ne plus mourir de faim, de froid ou de maladie pour vivre dans les meilleures conditions possibles, la plupart d’entre nous a perdu de vue un élément fondamental de notre existence : notre place au sein de la nature et la place de la nature dans le cosmos.

En ce début de XXIe siècle, force est de constater qu’en dépit des fabuleuses découvertes de l’astrophysique moderne, nous ne réalisons toujours pas à quel point nous sommes petits et fragiles sur une planète minuscule par rapport à l’immensité de l’Univers.

Aveuglés par notre réussite à dompter les éléments du quotidien et à soumettre l’environnement à notre volonté, nous restons fermement convaincus de vivre sur une planète gigantesque qui sera capable de soutenir l’amélioration régulière et continue de notre train de vie tant que nous le souhaiterons. Comment expliquer sinon notre entêtement à poursuivre une frénétique production de biens de consommation ? Rien, pas même les premiers effets du dérèglement climatique ou une néfaste pandémie mondiale ne semblent être en mesure de freiner un tant soit peu notre quête du bonheur matériel.

Nous nous comportons bel et bien comme si notre lieu de vie n’était pas sphérique et limité dans l’espace, mais plat et sans fin, alors que nous le savons, c’est l’Univers qui est vaste et notre planète minuscule.

Tout le monde a été profondément séduit par les impressionnantes images du télescope spatial Hubble dont nous parlerons un peu plus loin, mais le cosmos reste une dimension dont l’ordre de grandeur échappe à la quasi-totalité de l’humanité. Les autres planètes, les étoiles, les galaxies, en un mot le cosmos qui nous entoure est posé là-bas, quelque part dans un joli décor de ciel nocturne que nous ne prenons plus le temps d’admirer.

En 1968, le cosmonaute de la NASA William Sanders prenait la première photo de la Terre vue dans son entier depuis le vaisseau Apollo 8. Une étonnante image de notre petite planète bleue qui semblait perdue dans un immense océan de noir cosmique. L’effarement qu’elle provoqua à l’époque fut à la hauteur de la nouveauté visuelle qu’elle proposait de notre habitat. Que de belles réflexions universalistes elle inspira immédiatement à tant de journalistes, de penseurs et de scientifiques ! En 2003, le magazine Life la classait dans la liste des « cent images qui ont changé le monde ».

En 2020, elle n’a hélas strictement rien changé à notre représentation de notre place dans l’immensité du cosmos.

Essayer de décrire l’espace qui nous entoure et par conséquent la petitesse de notre Système solaire et de notre planète reste de nos jours une véritable gageure. Pour y parvenir de manière ludique et imagée, nous allons d’abord décrire notre Système solaire en plaçant l’ensemble des objets qui le composent dans l’enceinte de Paris. La ville Lumière nous servira d’étalon avec le Soleil au beau milieu de celle-ci. Nous constaterons que ce que l’on nomme en général Système solaire, à savoir le Soleil et ses huit planètes principales, n’est en fait qu’une infime portion du tout.

Puis, nous ferons de même avec la Voie lactée, notre Galaxie. Cette fois, ce ne sera plus le Soleil qui sera au milieu de Paris, mais le trou noir hyper massif se trouvant au centre galactique. Nous constaterons que le Soleil n’est qu’une très petite et banale étoile parmi les 200 milliards qui constituent la Voie lactée.

Après avoir démontré que nous ne pourrons jamais prendre une photo de notre Galaxie autrement que par sa tranche, nous examinerons rapidement ses voisines, petites ou grandes, et terminerons ce bref voyage dans l’Univers par la description de ce que les astrophysiciens appellent la mousse cosmique…

En voiture, attachez bien votre ceinture !

Le Système solaire à l’échelle de Paris

En 2016, l’Institut géographique national français a calculé avec une précision jusque-là inégalée le centre géographique de Paris. Si l’on ne considère que la surface urbaine des vingt arrondissements de la capitale française (hors Bois de Vincennes et de Boulogne), son centre de gravité surfacique se situe sur la place Dauphine à la pointe de l’île de la Cité (figure 1, en haut).

Rendons-nous donc sur cette belle place parisienne et posons un grain de sable de 0,3 millimètre de diamètre en son milieu, le Soleil. Si le commissaire Maigret était encore en fonction, il pourrait assister à notre étrange opération, assis avec l’un de ses collègues sur l’une des terrasses du lieu pour s’y délecter d’une bière bien fraîche entre deux interrogatoires compliqués.

Autour de notre Soleil, petit grain de sable de 0,3 millimètre de diamètre, nous traçons un cercle d’un mètre de rayon dont la circonférence va représenter l’orbite de Neptune, la planète la plus éloignée du Soleil (figure 1, en bas).

À l’intérieur de ce cercle, entre le Soleil et Neptune, se trouvent les sept autres planètes du Système solaire et la ceinture d’astéroïdes. Notons au passage que les quatre planètes telluriques, jusqu’à Mars, tiennent toutes dans les cinq premiers centimètres autour de notre grain de sable solaire.

La figure 1 donne aussi les distances en unités astronomiques (UA) des planètes au Soleil. Une UA équivaut à 150 millions de kilomètres, soit la distance Terre-Soleil.

Avec un Soleil de 0,3 millimètre de diamètre, soulignons qu’à cette échelle même la plus grosse planète du Système solaire ne serait pas visible à l’œil nu sur la place Dauphine. En effet, la géante gazeuse Jupiter aurait un diamètre de 30 microns (30 millièmes de millimètre) et la Terre, onze fois plus petite (2,7 microns), aurait la taille d’une grosse bactérie.

À la périphérie de notre cercle commence la ceinture de Kuiper qui comprend des centaines de milliers de corps de tailles très variables et des planètes-naines telles que Pluton, Sedna, Quaoar, Chaos, Varuna, Ixion. Nous en découvrirons bien d’autres dans les décennies qui viennent. La ceinture de Kuiper, d’un diamètre de 30 à 50 UA, est aussi le premier réservoir de comètes du Système solaire depuis lequel vont et viennent les comètes à période courte comme la comète de Halley qui nous visite avec une belle régularité chaque 76 ans.

Un peu au-delà de la ceinture de Kuiper se trouve ce que certains astrophysiciens considèrent comme la limite du Système solaire, à savoir sa limite magnétique. Il s’agit de l’héliosphère, une bulle asymétrique de plasma résultant de l’influence du vent solaire. Elle s’étend jusqu’à environ 100 UA. Cette définition magnétique du Système solaire a permis à la NASA d’affirmer que la sonde Voyager 1 était entrée dans l’espace interstellaire en 2013.

Mais le Système solaire peut aussi être défini par sa limite gravitationnelle, c’est-à-dire le point où un objet cesse d’être retenu par la force de gravitation du Soleil. Cette limite se situe bien au-delà de l’héliosphère. À une distance de 5000 UA du Soleil, commence un autre réservoir de petits objets datant de la formation du Système solaire, le nuage de Oort. Il s’agit d’un gigantesque cocon s’étendant jusqu’à une distance moyenne de 150 000 UA (un peu plus de 2 années-lumière). Il est le réservoir des comètes à période longue, telles que la comète de Hale-Bopp (elle repassera près de nous en l’an 4385).

Le nuage de Oort fait donc partie de la zone d’influence gravitationnelle du Soleil et peut être considéré comme la limite physique du Système solaire (couvrant les vingt arrondissements de Paris sur la figure 2).

Cette figure présente l’ensemble du Système solaire superposé au plan de Paris au centre duquel se trouve le cercle d’un mètre de rayon de la place Dauphine qui contient le Soleil et les huit planètes. Directement autour de lui, la ceinture de Kuiper et l’héliosphère, qui sont trop petits pour être visibles sur ce graphique. Nous avons représenté un nuage de Oort légèrement ovoïde. En réalité, sa forme et son volume fluctuent en fonction des variations du voisinage solaire au cours de son déplacement dans la Galaxie (voir chapitre suivant).

Au-delà du nuage de Oort, la force d’attraction gravitationnelle du Soleil devient si faible qu’elle se confond avec celle des autres étoiles du voisinage solaire. Les objets qui s’éloigneraient de cette limite partiraient voguer dans ce qu’on appelle le vide interstellaire. Aux confins de notre Système solaire, la matière atomique est extrêmement raréfiée : il n’y a que 0,5 particule par centimètre cube, alors que l’air que nous respirons en contient 1019 (soit un nombre composé d’un 1 suivi de 19 zéros). Une qualité de vide que nous sommes incapables d’obtenir dans les laboratoires les plus modernes (les techniciens du CERN sont parvenus à créer un vide de 200 000 particules par centimètre cube). Actuellement, l’étoile la plus proche du Soleil est Proxima du Centaure qui se trouve à 4,24 années-lumière de nous.

Maintenant que nous sommes arrivés à la frontière extérieure du Système solaire, donc sur le périphérique de Paris, imaginons que nous nous trouvons à la porte de la Villette, une des principales entrées historiques de la capitale française, célèbre pour sa fameuse Géode et sa Cité des sciences et de l’industrie. Chaussons nos baskets pour retourner vers la place Dauphine et son Soleil de 0,3 millimètre de diamètre. À vol d’oiseau, la distance que nous devrons parcourir est d’environ 5 kilomètres.

Cette promenade nous permettra d’avoir un sentiment presque physique de la place qu’occupe la Terre au sein de notre véritable espace vital, le Système solaire.

La quasi-totalité de notre randonnée se fera dans le nuage de Oort dont nous ne sortirons qu’aux abords du Quai de la Mégisserie, en face de l’île Saint-Louis. Après cette bonne heure de marche, nous traversons le Pont-Neuf et terminons notre balade en atteignant la paisible place Dauphine.

En avançant vers son centre, nous rencontrons d’abord la sonde Voyager 1. Elle se trouve à environ quatre mètres du bord du cercle de la figure 2.

Encore un mètre et nous entrons dans l’héliosphère. À cinquante centimètres du cercle nous entrons dans la ceinture de Kuiper avec ses comètes à période courte.

Un pas de plus et nous pouvons maintenant nous pencher sur le cercle de deux mètres de diamètre, notre Système solaire interne et ses huit planètes, pour constater que la Terre se trouve à 3,3 centimètres de notre Soleil imaginaire.

Il est temps d’aller déguster une bière bien fraîche sur la terrasse d’à côté !

Mouvements de la Terre et du Système solaire

Au bord du champ, sous l’arbre, il y a un petit banc vert.

Idéalement situé près du lac Léman, il a devant lui le bleu de l’eau et les majestueuses Alpes en arrière-plan. On vient y savourer un moment de méditation ou de lecture, loin de tout, loin des routes et des chemins trop fréquentés, même les dimanches. Ici, hormis les libellules, les oiseaux et les nuages, on pourrait croire que rien ne bouge.

Apparence trompeuse, car tout bouge tout le temps.

À la latitude où nous nous trouvons, 46,3° Nord, nous sommes presque à mi-distance entre l’équateur et le pôle Nord. Comme la Terre réalise un tour sur elle-même en vingt-quatre heures, l’arbre au bord du champ, son banc vert et nous avec parcourons environ 27 000 km chaque jour. Tranquillement assis, nous nous déplaçons donc autour de l’axe terrestre à une vitesse de 1154 km/h, c’est-à-dire presque la vitesse du son (1224 km/h). Debout sur les pôles Nord ou Sud, nous ne ferions que tourner sur nous-mêmes, mais à l’équateur notre vitesse dépasserait allègrement celle du son, pour atteindre les 1668 km/h, ce qui n’est pas rien.

Ajoutons à ce premier mouvement le déplacement de la Terre autour du Soleil.

Sans en sentir le moindre effet, nous parcourons chaque année 940 millions de kilomètres, à la vitesse de 107 300 km/h. Autrement dit, à chaque seconde qui passe, nous franchissons 30 km sur l’orbite légèrement elliptique de la Terre autour du Soleil.

Les autres planètes du Système solaire tournent également autour du Soleil, mais leur vitesse est plus lente en raison de leur éloignement : elles ont plus de kilomètres à parcourir sur leur orbite et elles voyagent plus lentement. Par exemple, au hasard, Mars se déplace à 24 kilomètres par seconde sur son orbite, laquelle est une fois et demie plus longue que la nôtre.

Nous en reparlerons.

Poursuivons sur notre lancée.

Notre Système solaire n’est pas un lieu statique de l’Univers qui serait là, posé de toute éternité, fixe et immobile dans un coin bien précis du cosmos. Comme toutes les étoiles de la Voie lactée, le Soleil tourne autour du centre galactique et met entre 225 à 250 millions d’années pour accomplir une révolution entière.

On appelle cette durée de temps l’année galactique. Selon cette unité de mesure temporelle, notre Système solaire est âgé d’une vingtaine d’années. La dernière fois que nous étions là où nous nous trouvons à présent dans la Voie lactée, les premiers dinosaures faisaient leur apparition sur la croûte terrestre et celle-ci était totalement différente de celle que nous connaissons aujourd’hui. Cela se passait au Trias (-252 à -201 millions d’années).

Le nombre de kilomètres que nous parcourons pour faire le tour du centre de la Galaxie est vertigineux : 1,6 x 1018, autrement dit 1 600 000 000 000 000 000 km, ou si vous préférez, 1,6 milliard de milliards de kilomètres.

Assis sous notre arbre, nous n’avons aucun moyen de ressentir ces trois déplacements.

La première raison est que nous ne pouvons ressentir que les changements de vitesse (accélérations ou décélérations). Assis dans un train en marche avec les yeux fermés et les oreilles bouchées, il nous est impossible de deviner sa vitesse, mais nous remarquerons bien son démarrage ou son freinage en gare.

La deuxième raison est que la force de gravitation qui nous maintient sur Terre domine très largement les forces centrifuges générées par la rotation de notre planète sur son axe, de celle-ci autour du Soleil et celle de notre périple autour du centre de la Voie lactée.

Signalons aussi que lorsque nous sommes dans un train les yeux ouverts, nous voyons le paysage défiler à travers la fenêtre. Notre raison nous dit bien que c’est le train qui se déplace et non pas les arbres et les montagnes. En revanche, lorsque nous regardons le ciel, tout le paysage et tout notre horizon, fixe et immobile depuis notre point de vue, se déplacent avec nous et il devient très contre-intuitif d’admettre que c’est la Terre qui tourne autour de son axe et autour du Soleil.

Et pourtant…

La Voie lactée à l’échelle de Paris

Considérons maintenant notre Galaxie dans son ensemble.

Et revenons à la place Dauphine.

Nous allons réduire le Système solaire à sa juste proportion et l’excentrer, afin de placer à présent la Voie lactée tout entière dans les vingt arrondissements parisiens.

Pour commencer, nous poserons au milieu de la place Dauphine le trou noir super massif qui se trouve au centre de notre Galaxie. En l’état actuel de nos connaissances et de nos instruments de mesure, la masse de ce trou noir serait de 4 millions de masses solaires pour un rayon de 11,8 millions de kilomètres (selon la formule de Schwarzschild, horizon des événements).

Ces deux chiffres, tels quels, ne nous évoquent pas grand-chose. Pour les rendre plus parlants, imaginons que nous voulions transformer notre Soleil en trou noir. La formule de Schwarzschild nous dit qu’il nous faudrait arriver à le comprimer jusqu’à ce qu’il ne fasse plus que 6 km de diamètre, contre 1,39 million de kilomètres actuellement.

Plus haut, lorsque nous avions placé le Système solaire dans la surface de Paris, le Soleil pouvait être représenté par un grain de sable de 0,3 millimètre au milieu du cercle. Maintenant qu’il faut loger notre Galaxie tout entière dans les vingt arrondissements parisiens, bien qu’il soit 2 millions de fois plus large que notre étoile, le trou noir central ne mesurerait qu’un milliardième de mètre, c’est-à-dire un nanomètre (0,000 000 001 mètre). Il nous faudrait un microscope électronique à balayage pour pouvoir l’observer.

À peu de chose près, le Système solaire est situé à mi-chemin entre le centre et le bord galactique. Les astrophysiciens contemporains évaluent le diamètre de la Voie lactée à environ 100 000 à 120 000 années-lumière et situent notre position à 26 700 années-lumière du centre.

Pour pouvoir mettre la Galaxie dans Paris et nous situer dans la Voie lactée (figure 3), nous allons utiliser une image créée par la NASA, sous la supervision de R. Hurt (Spitzer Space Telescope au JPL-Caltech). Cette représentation illustrée de la Voie lactée est le fruit des dernières données et des plus récents calculs obtenus grâce aux observations du télescope Spitzer.

Pourquoi avoir recours à une reconstitution graphique de notre Galaxie ? Comme nous le verrons au chapitre suivant, il nous est tout simplement impossible de la photographier autrement qu’en coupe. Pour nous faire une idée de son allure vue depuis le dessus, nous en sommes réduits à la dessiner sur la base de ce que nous indique l’analyse des densités et des mouvements des étoiles observables.

Notre Système solaire n’est qu’une étoile parmi toutes celles qui composent la Voie lactée. Dans ce genre de reconstitution, il est impossible de distinguer les étoiles individuelles, le bout de la flèche Nous sommes ici de la figure 3 pointe donc sur la région dans laquelle se trouve le Système solaire, mais le Soleil lui-même n’y est pas visible.

Il y a un fait intéressant à signaler ici.

Un être humain peut voir à l’œil nu environ 6000 étoiles dans l’hémisphère Nord, un peu plus dans l’hémisphère Sud, celui-ci étant tourné vers le centre de la Galaxie, région plus dense en étoiles que sa partie extérieure.

L’étoile Bételgeuse a défrayé la chronique fin octobre 2019 par une baisse de luminosité inattendue, vraisemblablement due à l’éjection d’une grosse bouffée de poussière. Située à 600 années-lumière de nous, elle est une des plus brillantes du ciel nocturne de l’hémisphère Nord, en haut à gauche dans la constellation d’Orion.

Mais l’œil humain peut voir sans trop d’efforts des étoiles bien plus lointaines, comme par exemple Deneb, dans le Cygne, qui est à 2600 années-lumière.

En poussant nos rétines dans leurs derniers retranchements et dans des conditions de visibilité idéales, de préférence en hiver et au-dessus de 3000 mètres, nous pourrions peut-être même apercevoir AH Scorpii, qui se trouve à 7400 années-lumière. Mais son statut d’étoile la plus distante visible à l’œil nu est débattu, car il s’agit d’une étoile variable, c’est-à-dire un type d’étoile dont la luminosité fluctue dans le temps et qui passe la plus grande partie de son cycle en dessous de notre seuil de perception.

La grande majorité des étoiles que nous pouvons voir sans instrument et sans trop d’effort se trouve donc dans un rayon de 1000 à 2000 années-lumière de nous. Sur la figure 3, nous avons tracé un cercle représentant la valeur haute de cette fourchette autour de la position du Soleil tout au bout de la flèche Nous sommes ici. À l’échelle de Paris, ce petit cercle correspond à un diamètre de 212 mètres et représente une surface de 35 298 m2, à peu de chose près la surface de la place de l’Étoile (3,5 hectares).

Pour revenir à notre ami Blaise Pascal, la surface que représente la place de l’Étoile contient donc, à l’échelle d’une galaxie grande comme Paris, ces fameux espaces infinis qui l’effrayaient au mitan du XVIIe siècle. Ils ne sont en fait qu’une minuscule partie de la Voie lactée qui elle-même n’est qu’une galaxie parmi les milliards d’autres qui composent l’Univers.

Vingt-trois ans avant la naissance de Pascal, en 1600, Giordano Bruno fut brûlé vif à Rome, la langue entravée pour l’empêcher de s’exprimer une dernière fois en public. Entre autres raisons, il avait été condamné pour avoir proclamé la pluralité des mondes, c’est-à-dire l’existence d’autres soleils et d’autres terres dans un univers infini.

Hier comme aujourd’hui, la contemplation du ciel peut inspirer des pensées contrastées : la crainte pour Pascal, la certitude pour Bruno. 

Photographier la Voie lactée ?

Prenons maintenant un peu de hauteur.

Du moins, essayons.

L’image ci-dessous représente notre Galaxie photographiée par Serge Brunier et Frédéric Tapissier en 2009 dans le cadre de l’Année mondiale de l’astronomie qui célébrait les 400 ans des premières observations de Galilée avec sa lunette militaire détournée à des fins astronomiques. Elle a été réalisée grâce à une mosaïque d’images prises par les télescopes de l’ESO, le European Southern Observatory situés sur les hauts de la cordillère des Andes au Chili et sur l’île de la Palma, aux Canaries. Elle présente l’unique point de vue que nous puissions avoir de notre Galaxie.

La Voie lactée est un gigantesque disque de quelque 200 milliards d’étoiles tournant autour de son centre. Ce que nous donne à voir la photo de Brunier et Tapissier est précisément son aspect de soucoupe vue par la tranche : un bulbe central où, du fait de la gravité, s’amoncellent de nombreuses étoiles et nuages gazeux, et son disque de moins en moins riche en matière au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre (raison pour laquelle elle semble éloignée alors que nous sommes dedans).

Le disque a une épaisseur moyenne équivalente à 2% du diamètre galactique, ce qui, rapporté au diamètre de Paris, lui donnerait une hauteur de 100 mètres au-dessus du sol (soit un peu plus bas que le deuxième étage de la tour Eiffel). Quant au bulbe central, il s’élèverait à 650 mètres (un peu plus haut que deux tours Eiffel) pour une épaisseur équivalente à 13% du diamètre de la Voie lactée.

Pour obtenir un portrait non déformé d’une personne placée en face de nous, il est préférable d’utiliser un objectif avec une focale de 50 mm, comme celui dit moyen de nos téléphones portables (sur les appareils haut de gamme, celui qui n’est ni le téléobjectif ni le grand angle). Si nous voulons que cette personne remplisse bien l’image, nous savons qu’avec un tel objectif il nous faudra nous positionner à une certaine distance d’elle. Trop près, nous n’aurions que son nez, plus loin, notre sujet se perdrait dans le décor.

Pour que notre Voie lactée remplisse bien l’image si nous voulions la photographier par-dessus et non plus par la tranche, il nous faudrait donc nous trouver à une bonne hauteur de notre Galaxie, et un rapide calcul nous donne cette distance : 107 000 années-lumière. Autrement dit un voyage qui durerait 107 000 ans à la vitesse de la lumière. Or nous sommes incapables de voyager à la vitesse d’un photon. Même avec une fusée aussi rapide que la sonde Voyager 1 (qui est la plus rapide des sondes que nous ayons jamais envoyées dans l’espace, avec ses 61 000 km/h), il nous faudrait la bagatelle de 1,89 milliard d’années de périple pour aller prendre notre belle photo…

Le voisinage galactique

Comme le Soleil, dont nous avons vu qu’il n’est pas un point fixe de l’Univers, la Voie lactée n’est pas immobile dans l’espace où tout se déplace sans cesse. Examinons brièvement où se situe notre Galaxie par rapport à ses voisines directes, grandes ou petites, proches ou moins proches.

Toute galaxie comme la nôtre est entourée de petites galaxies satellites qui sont sujettes à l’attraction gravitationnelle qu’elle exerce sur elles et qu’elle finira par avaler tôt ou tard.

Les deux galaxies satellites de la Voie lactée que nous connaissons depuis le plus longtemps sont les deux Nuages de Magellan, décrits par ce dernier lors de ses voyages dans l’hémisphère Sud au XVIe siècle : le Grand Nuage, qui se trouve à une distance de 163 000 années-lumière et le Petit Nuage, à 200 000 années-lumière. Si nous reprenons notre carte de Paris, ils se situeraient respectivement à Palaiseau et Orsay (à 18 et 22 kilomètres de la place Dauphine).

Mais il y a d’autres galaxies satellites, bien plus petites et plus proches encore que les Nuages de Magellan, qui n’ont été découvertes que plus récemment. Elles étaient camouflées par des zones très denses de notre propre Galaxie et n’ont pu être localisées que par des observations dans l’infrarouge et des analyses complexes rendant compte des champs de vitesses des étoiles. Toujours est-il que les galaxies naines du Grand Chien et du Sagittaire nous offrent un étonnant spectacle. Ces deux petits amas stellaires voisins de la Voie lactée sont en phase finale de fusion avec elle. Détectées par le satellite d’observation 2MASS, elles ne sont plus que des traînées d’étoiles s’enfonçant peu à peu dans notre Galaxie. À terme, elles seront indissociables d’elle.

Éloignons-nous maintenant un peu de notre Galaxie et découvrons notre plus proche voisine, Andromède (M 31 dans le catalogue de Messier).

Deux fois plus grosse que la nôtre, Andromède est une galaxie spirale qui se trouve à 2 millions d’années-lumière de la Voie lactée. Avec la Voie lactée à Paris, Andromède se situerait à la position de la ville de Lille, à 220 km. Malgré cette distance considérable, ces deux galaxies se rapprochent inexorablement l’une de l’autre à une vitesse estimée de 70 km/s. Dans environ 3 milliards d’années elles commenceront à fusionner dans un très lent ballet cosmique qui durera plusieurs milliards d’années.

La Voie lactée, Andromède et leurs satellites respectifs forment ce que l’on appelle le Groupe local, qui lui-même appartient à une structure bien plus vaste, le superamas de la Vierge. Ce dernier est composé de 1300 à 2000 galaxies, petites et grandes.

Signalons encore qu’avec les superamas de l’Hydre-Centaure et celui du Paon-Indien, le superamas de la Vierge forme le bien-nommé superamas de Laniakea (Horizon céleste immense en hawaïen). Découvert en 2014 par Hélène Courtois, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman et Daniel Pomarède, il contient le Grand attracteur vers lequel semblent se diriger toutes les galaxies des trois superamas. Il existe environ 6 millions d’immenses structures célestes telles que Laniakea dans l’espace observable.

Tel est le voisinage direct de notre Galaxie, passons maintenant à l’ordre de grandeur suivant.

Qu’y a-t-il dans un petit coin de ciel totalement noir ?

En 1990, l’aventure du télescope spatial Hubble démarre de la pire des manières. À peine installé sur son orbite terrestre basse (à 600 km), les équipes d’astrophysiciens qui reçoivent ses premières images découvrent que l’appareil est en quelque sorte myope. Sans entrer dans les détails techniques, il s’avère que les images sont floues et que cela est dû à une aberration sphérique d’un de ses deux miroirs, soit le primaire, soit le secondaire, voire des deux. Quoi qu’il en soit, c’est une véritable catastrophe pour l’image de marque de la NASA déjà mise à mal par l’explosion de la navette Challenger, le 28 janvier 1986, peu après son décollage.

Il faudra attendre trois ans pour que Hubble soit pleinement opérationnel, trois ans pour découvrir l’origine du problème (le miroir primaire était 2 microns trop plat à sa périphérie) et organiser une mission de correction de cette aberration optique. Mission qui permettra aussi de remplacer ou d’améliorer d’autres éléments du télescope qui ont très vite présenté des erreurs de conception (panneaux solaires) ou des défaillances techniques (gyroscopes et alimentation électrique de certains instruments).

L’image avant-après ci-dessous réalisée alors par la NASA montre à quel point le télescope était décevant lorsqu’il a été placé en orbite.

Cette mission de réparation menée en 1993 (STS-61) sera un plein succès, grâce notamment à l’astronaute et astrophysicien suisse Claude Nicollier, que l’on ne présente plus.

Pas plus qu’on ne présente les impressionnantes images que Hubble a commencé à nous fournir dès janvier 1994. Tout le monde les a sûrement vues au moins une fois. Sinon, il suffit d’entrer les termes « télescope Hubble » dans n’importe quel moteur de recherche pour admirer des centaines de photos de notre voisinage cosmique ou de nombreuses galaxies plus ou moins proches, toutes plus belles les unes que les autres.

Le télescope spatial Hubble aura donné lieu à de nombreuses avancées spectaculaires dans bien des domaines de l’astrophysique dont il serait fastidieux de donner la liste ici. Mais curieusement, une des plus importantes est le résultat d’une idée qui ne faisait pas partie du programme de recherches originel du télescope.

En 1995, le directeur du STScI (Space Telescope Science Institute de Baltimore), le Prof. Robert Williams, décide de pointer le télescope sur un point du ciel considéré jusque-là comme vide. En sa qualité de directeur, il bénéficie de 10 % de temps d’observation avec Hubble sans avoir à le justifier.

Dans le contexte tendu de l’époque, dû au problème de la myopie initiale de l’appareil, des voix s’élevèrent pour questionner le bien-fondé de cette initiative. C’était un pari d’autant plus risqué qu’en cas d’échec il viendrait s’ajouter aux précédents. En effet, si ce très long temps d’utilisation du télescope se révélait inintéressant, cela finirait par se savoir et la presse spécialisée ne manquerait pas de railler la gestion de l’instrument par son propre directeur. Mais cette recherche pouvait se transformer en une découverte majeure inattendue et salutaire pour le STScI. Passant outre les recommandations pessimistes de certains de ses collègues, le Prof. Williams décida de maintenir son projet et fit pointer le télescope à l’endroit choisi, à savoir un petit coin de ciel totalement noir… à l’époque.

Le travail dura onze jours, entre le 18 et le 28 décembre 1995, pendant lesquels 342 photos furent prises en utilisant différents filtres, chaque cliché étant réalisé avec un temps de pose allant de 20 à 45 minutes selon le filtre utilisé.

Le résultat dépassa toutes les attentes (photo de la page suivante) et assura au télescope spatial Hubble son statut d’outil indispensable de la cosmologie contemporaine. Ce qui semblait être un coin vide et inintéressant de l’Univers observable se révéla être rempli d’une impressionnante quantité d’objets célestes.

En regardant bien l’image de 1995, on repère quelques points lumineux ayant un petit halo en forme de croix, ce sont les rares étoiles qui, faisant partie de notre proche voisinage, se trouvaient dans la ligne de mire du télescope. Tous les autres points lumineux sont des galaxies.

L’idée du Prof. Williams se révéla donc être une remarquable intuition qui a bouleversé notre conception de l’Univers à grande échelle. Dans ce petit coin de ciel noir qui ne représente que 1/24 000 000e de la sphère céleste, son équipe a dénombré quelque 3000 galaxies.

Les astrophysiciens se doutaient bien que l’Univers était rempli d’innombrables galaxies. Cette expérience qui n’était pas prévue à l’origine dans la mission de Hubble l’a confirmé et est devenue une de ses plus célèbres et remarquables réussites.

Depuis 1995, d’autres images de ce type ont été prises à différents endroits du ciel et toutes démontrent l’homogénéité à grande échelle de l’Univers. En 2016, Christopher Conselice et ses collègues avancent le nombre de 2000 milliards de galaxies (au minimum) dans la partie de l’Univers qui est visible avec les moyens actuels. Qui sait ce que l’avenir nous réserve lorsque seront mis en fonction les gigantesques télescopes actuellement en construction, tel le ELT (Extremely Large Telescope) de 39 mètres de diamètre dans les Andes chiliennes, par exemple, ou surtout le successeur de Hubble, le JWST (James Webb Space Telescope).

Encore un mot au sujet du grand champ de Hubble.

Le pari fou du Prof. Williams peut nous rendre bien nostalgiques d’une époque, pas si lointaine que ça, où de telles expériences de curiosité pure décidées par une seule personne pouvaient être menées à terme sans obstacles majeurs.

Malheureusement, les bailleurs de fonds publics attendent désormais que les chercheurs présentent des résultats probants avant même d’avoir reçu les moyens financiers qui, éventuellement, leur permettraient de les obtenir. Le serpent qui se mord la queue…

La recherche fondamentale avance grâce à la curiosité de l’être humain et bien souvent aussi avec l’aide d’une certaine dose de hasard. Ce caractère imprévisible et aléatoire fait toute sa beauté et surtout son efficacité. Cela la différencie de la recherche appliquée où des objectifs clairement établis ciblent des avancées technologiques prédéfinies et concrètes.

Investisseurs et politiques seraient bien avisés de ne pas l’oublier.

La mousse cosmique

Sur la photo du champ profond du chapitre précédent, nous pouvons constater que certaines galaxies sont blanches ou bleuâtres et que d’autres sont orangées ou rougeoyantes. Cette différence de coloration apparente s’explique par le fait que l’Univers est en expansion, et que l’éloignement continu des galaxies les unes des autres étire la longueur d’onde des photons qu’elles émettent.

Ce phénomène est appelé red shift en anglais, car cet étirement décale la lumière vers le rouge des galaxies qui s’éloignent de nous. En bon français, on emploie le terme décalage spectral vers le rouge. Ce décalage spectral nous permet de calculer la distance de ces galaxies lointaines selon la loi de Hubble-Lemaître émise en 1929.

Dès les années 1970 ont lieu des sondages du ciel profond qui petit à petit génèrent des catalogues de galaxies en donnant leur position précise et leur distance en mesurant leur décalage spectral. Des missions telles que 2dFGRS (2 degree Field Galaxy Redshift Survey) ou le SDSS (SLOAN Digital Sky Survey), entre autres, ont réalisé à partir des années 1990 des sondages systématiques du ciel profond qui ont permis aux cosmologistes de constituer les premières cartes en trois dimensions des galaxies observables.

Ces analyses révèlent peu à peu l’architecture à grande échelle de l’Univers : elle ressemble à de la mousse de savon. Cette mousse est constituée de bulles dont les parois sont formées par des amas de galaxies. C’est cette apparence qui lui a valu son nom de mousse cosmique. La première image ci-dessous, reconstituée grâce au catalogue de galaxies de 2dFGRS, illustre bien ces structures écumantes à grande échelle.

La forme en ailes de papillon est due au fait que nous ne pouvons observer les galaxies que sur une certaine tranche du ciel, tranche qui s’arrête à une certaine latitude au-dessus du plan galactique, car les étoiles et la poussière de la Voie lactée nous masquent les galaxies extérieures se trouvant dans le même plan.

Les astrophysiciens peuvent aussi simuler la formation de ces gigantesques dispositions galactiques en réalisant des modèles informatiques de l’évolution de l’Univers. Ces modèles montrent que des structures émergent de la purée primordiale grâce à la gravitation. Les zones plus vides deviennent de plus en plus vides et les zones plus denses se peuplent de galaxies évoluant le long de filaments. Aux nœuds de ces filaments se trouvent les galaxies les plus grosses, lesquelles attirent et capturent des galaxies plus petites orbitant dans leur environnement proche. C’est ce que nous donne à voir la modélisation de l’image, ci-dessus.

Nous voici parvenus à l’observation à la plus large échelle que nous puissions obtenir aujourd’hui du cosmos.

Partis du Soleil au centre de la place Dauphine de Paris, nous voguons ici dans des ordres de grandeur insoupçonnables il y a quelques décennies.

L’image du satellite 2dFGRS pose encore aujourd’hui d’épineux problèmes aux cosmologistes. Le premier est celui de l’expansion de l’Univers que révèle l’éloignement continu des galaxies les unes des autres. Pour que le modèle standard, qui explique tant bien que mal la dynamique de l’Univers, demeure à peu près cohérent, il leur a fallu introduire des notions comme la matière sombre et l’énergie sombre dans leurs équations, sans qu’ils aient des idées bien précises sur ce que seraient ces entités non détectables.

L’Univers est-il courbe, est-il plat, y a-t-il eu un grand boum à l’origine de toutes choses ou tout simplement pas d’origine du tout, y aura-t-il un grand écrasement, un grand refroidissement à la fin des temps ou n’y aura-t-il jamais de fin temporelle à ce qui est ?

Aucune de ces questions n’a de réponse à l’heure actuelle, du moins dans le cadre d’une approche scientifique et rationnelle du monde. Devant elles, comme à l’égard du thème central de ce livre, la plus grande humilité et une grande dose de prudence s’imposent.

LE TEMPS TERRESTRE

Après avoir brièvement décrit l’Univers dans lequel nous vivons, voyons maintenant ce qu’il en est de sa dimension temporelle.

Nous n’aborderons pas ici les questions qui fâchent ou les spéculations qui font suer à grosses gouttes des générations de philosophes depuis la Grèce antique, si ce n’est bien avant : qu’est-ce que le temps, quelle serait son essence, a-t-il une substance, est-il réversible… au fait, existe-t-il vraiment ?

De même, nous ne nous pencherons pas sur la délicate question d’une éventuelle origine de l’Univers. Nommée faute de mieux singularité primordiale par les astrophysiciens, sa datation, ses causes et ses circonstances sont de plus en plus sujettes à controverse. Entrer dans ce débat nous mènerait bien trop loin et ne serait d’ailleurs d’aucun intérêt pour notre propos. Nous laisserons le soin à Étienne Klein de déconstruire tranquillement et sûrement le mythe du grand boum.

Dans les quelques pages qui suivent, nous décrirons ce que nous appelons le temps terrestre, ou plus précisément le temps qu’il a fallu à une boule de lave chaude pour devenir une planète vivante belle comme tout.

Depuis que l’on envisage d’aller vivre sur la planète rouge, il est beaucoup question de la terraformer, mais nous verrons que terraformer la Terre a été une succession d’événements complexes, aléatoires et surtout très longs.

Mille, un million, un milliard

Face au temps nous sommes démunis.

De même qu’il nous est très difficile d’évaluer avec un minimum de précision la distance de l’arbre, là-bas au bord du champ avec son petit banc vert, il nous est quasiment impossible de sentir ou de percevoir le temps. Bien sûr, même sans montre au poignet ou horloge à portée de regard, nous savons en gros l’heure qu’il est. Et lorsque nous devons patienter une demi-heure dans une salle d’attente, il nous semble ressentir ce que représente ce fastidieux laps de temps que nous allons passer à épier nos voisins tout en évitant leur regard.

Mais si l’on nous demande de nous asseoir sur le petit banc vert, de fermer les yeux et de dire quand cette même demi-heure se sera écoulée, nous n’avons à disposition aucun moyen sensoriel pour percevoir le passage du temps de manière certaine. Au début, nous essayerons de compter les secondes, mais savons-nous vraiment évaluer correctement la durée d’une seule seconde derrière nos paupières closes ? Conscients que nos secondes ne sont pas fiables, nous douterons de la précision de notre première minute et davantage des suivantes. Nous nous embrouillerons et perdrons rapidement le fil de notre évaluation temporelle.

Qui plus est, compter soixante secondes durant trente minutes de suite est un exercice bien au-dessus de notre endurance nerveuse vite mise à mal face à nos insuffisances biologiques en la matière.

Le temps terrestre dont il est question ici se compte en milliards d’années, dimension temporelle sur laquelle nous n’avons aucune prise. Tentons néanmoins une première approche.

Nous allons compter à nouveau quelques secondes, mais cette fois confortablement assis dans notre canapé en regardant le cadran de notre montre où elles s’égrènent avec une parfaite régularité.

D’abord, comptons jusqu’à mille secondes. Une petite division par 60 nous permet de constater qu’il nous faudra un peu plus de 16 minutes pour parvenir à la fin de ce décompte.

Puis comptons jusqu’à un million de secondes.

Une nouvelle division de ce nombre par 60 nous apprend qu’il nous faudra presque 16 667 minutes pour compter un million. C’est-à-dire environ 278 heures ou, si vous préférez, 11 jours et demi.

Terminons l’expérience et comptons jusqu’à un milliard de secondes. Il nous faudrait 11 574 jours, presque 32 ans.

Le saut d’un million à un milliard n’est pas anodin.

Ce petit exercice nous donne une première idée de ce que sont des grands nombres comme les millions ou les milliards qui, ne faisant pas partie de notre quotidien, nous semblent tous n’être que de gros chiffres que seuls les scientifiques parviennent à maîtriser dans leurs équations complexes. Dans l’exercice ci-dessus, le fait d’ajouter trois zéros à un million équivaut à l’énorme différence qui existe entre 11,5 jours et 32 ans.

Les géologues du XXe siècle sont parvenus à dater précisément l’âge du Système solaire et de la Terre à 4,57 milliards d’années. Pour les égrener cette fois à raison d’une année par seconde, il nous faudrait la bagatelle de 145 ans. Pour terminer ce décompte à l’heure où nous rédigeons ces lignes en 2020, nous aurions dû commencer à compter, jour et nuit sans discontinuer, depuis 1875, année de l’inauguration de l’opéra Garnier de Paris.

Pour rester dans la capitale française et tenter une représentation visuelle, nous supposerons que la hauteur de la tour Eiffel représente un milliard. Un million sera l’équivalent d’une page A4 debout posée au pied d’un de ses piliers et un millier, l’épaisseur de cette même feuille posée à plat.

Dans les pages qui suivent, nous allons passer en revue quelques étapes marquantes de ces milliards d’années de l’histoire de la Terre, depuis son origine jusqu’à nos jours.

Histoire passionnante s’il en est.

4,57 milliards d’années, l’âge de la Terre

4,57 milliards d’euros, de dollars ou de francs suisses, c’est du concret.

Maintenant que nous savons qu’un milliard est une quantité autrement plus grande qu’un million, une telle somme d’argent nous fait encore plus rêver. Il y a fort à parier que nous saurions très bien comment en dépenser une bonne partie et placer intelligemment le reste en actions ou obligations.

4,57 milliards d’unités monétaires, oui bien sûr, avec grand plaisir !

Mais 4,57 milliards d’années… nous ne savons qu’en faire.

Cela ne nous évoque rien de palpable, le siècle dernier nous a déjà l’air si loin. Non contents de nous ficher instantanément un sévère mal de crâne, tenter d’imaginer 4,57 milliards d’années provoque en nous un vaste sentiment de paresse mentale. Ne le nions pas.

Depuis quelque temps nous vivons dans une société globalisée, avide d’informations instantanées, où les frontières entre passé récent et futur proche s’estompent inexorablement pour créer un présent instable aux frontières de plus en plus floues. Toujours à l’affût de renseignements ou bombardés de notifications parfois utiles, souvent futiles, nous perdons peu à peu le sens de notre histoire humaine, la saveur de nos traditions et l’amplitude de notre civilisation vieille d’une dizaine de millénaires.

Alors 4,57 milliards d’années, pensez donc, quelle paresse.

En tant qu’Homo sapiens, nous ne sommes sur cette planète que depuis environ 300 000 ans. Nous enterrons nos morts depuis quelque 70 millénaires, nous mesurons le temps en mois et années depuis quelque 50 siècles. Il nous est donc très pénible de comparer notre récente apparition aux quatre milliards et demi d’années nous ayant précédés. Imaginer ou tenter de ressentir une telle somme de temps est une opération contre-nature pour notre cerveau si nouveau, si jeune, si récent sur Terre. Et doté de si peu d’humilité.

Pourtant, refroidir une planète ayant à son origine une surface à plus de 3000° C, solidifier sa croûte et former des océans où la vie va éclore dès que les circonstances le permettent, fournir à cette planète une atmosphère protectrice, l’enrichir en oxygène et élaborer des montagnes, des fleuves, des lacs, des forêts et tant d’autres aménagements nécessaires pour obtenir une biosphère digne de ce nom, tout cela ne s’est pas fait en une semaine, jour de repos compris.

En 1995, Michel Mayor et Didier Queloz démontrent l’existence de la première planète hors du Système solaire et depuis, le nombre de ces exoplanètes ne cesse de grandir. Cette découverte historique leur a valu le prix Nobel de physique de 2019. Grâce à eux et à cette nouvelle branche de l’astrophysique qu’est devenue en peu de temps la recherche d’exoplanètes, il nous sera peut-être bientôt possible de savoir si l’une d’entre elles possède la vie, au moins bactérienne, voire plus complexe.

Pourtant, ce que l’observation et l’analyse de ces exoplanètes ne pourront jamais nous apprendre, c’est le temps que ces éventuelles exoplanètes vivantes auront mis pour élaborer des bactéries ou des animaux multicellulaires, c’est-à-dire pour passer de l’état originel brut et certainement très chaud à un endroit hospitalier pour la vie.

Nous n’aurons donc jamais d’autre chronologie que celle de notre Terre.

Il est fort possible que sur une autre planète vivante la suite des événements ayant permis l’apparition d’organismes multicellulaires (voire dotés de la conscience de soi) se soit déroulée plus rapidement que chez nous. Au vu de la complexité des événements contingents et des étapes nécessaires pour la concrétisation d’un tel scénario, tout semble indiquer néanmoins que l’histoire doive dans tous les cas s’écrire en milliards d’années, peut-être seulement deux ou trois, mais pas beaucoup moins.

Ou beaucoup plus.

Nous ne le saurons jamais.

Nous devons nous contenter du déroulé que nous connaissons sur notre planète pour décrire l’immensité du temps s’étant écoulé entre la formation d’une boule de lave en fusion et la construction de la pyramide de Saqqarah.

Pour faciliter la lecture de cette partie, la figure 5 donne un aperçu de ces principales étapes de l’évolution géologique et biologique terrestres. Sur un si petit graphique, bien sûr, il n’y a que l’essentiel, et selon les auteurs et leurs disciplines d’autres événements auraient pu être retenus.

Ce qu’il est important de comprendre ici, c’est qu’à l’échelle de ce tableau, il est absolument impossible de dessiner un être humain.

Notre fameuse petite ancêtre Lucy a vécu il y a 3,6 millions d’années dans les savanes africaines. Ce petit australopithèque Afarensis ne mesurait que 1,10 m et savait déjà marcher de manière bipède sans doute, mais assez maladroitement. Si nous voulions dessiner un trait à la fin de ce tableau pour figurer ces 3,6 millions d’années, il devrait avoir une largeur de 0,088 millimètre, c’est-à-dire 88 microns.

Formation du Système solaire et bombardements météoritiques

La formation de notre Système solaire est une suite d’événements complexes dont toutes les étapes ne sont pas encore parfaitement comprises et établies. D’une part, nous ne pouvons pas revenir en arrière pour contempler sa formation, et d’autre part, les rares étoiles que nous pouvons observer en phase de formation sont bien trop lointaines pour que nous puissions les analyser avec précision. Sans compter qu’elles se forment dans de grands cocons de gaz et de poussières qui nous masquent les premières étapes de leur histoire.

Ce que l’on sait : les étoiles naissent en groupe lors de l’effondrement par gravitation de l’un de ces énormes nuages de gaz et de poussière que contiennent les galaxies, évoqués précédemment. Une majorité d’étoiles va s’organiser en systèmes doubles ou triples, d’autres seront solitaires comme le Soleil, la plupart auront des systèmes planétaires. Apparues à un même endroit de la Galaxie, les étoiles-sœurs s’éloignent peu à peu les unes des autres au fil des révolutions galactiques comme des oiseaux s’envolant de leur nid commun.

Les étoiles sont d’énormes centrales atomiques fonctionnant sur le principe de la fusion nucléaire (et non pas de fission nucléaire, comme dans nos centrales terrestres). Il a fallu environ 5 millions d’années après l’effondrement de son nuage primordial pour que le Soleil enclenche la fusion nucléaire dans son cœur. Actuellement, 620 millions de tonnes d’hydrogène sont transformées chaque seconde par fusion en hélium, dont 4 millions de tonnes sont libérées sous forme d’énergie selon la célèbre formule d’Einstein E = mc2.

Pendant ce temps, un vaste disque de matière adjacente se forme et se met à tourner autour de lui en s’aplatissant peu à peu. C’est ici que vont se former des protoplanètes par un lent travail d’agglomération, ainsi que par des collisions répétées. On estime qu’il aura fallu une trentaine de millions d’années pour que les noyaux des principales planètes de notre Système solaire se forment en accrétant la matière se trouvant sur leurs orbites.

La formation d’un Système solaire tel que le nôtre est un processus fort salissant, un peu comme un chantier de construction. Même dans nos beaux pays industrialisés, réputés pour notre progrès technique et notre qualité de vie, un chantier est toujours source de poussières, de gravats et autres éléments peu ragoûtants qui encombrent chaussées et trottoirs.

Dans la zone où se trouve la Terre, de grandes quantités de météorites issues du chantier solaire ont frappé sa surface pendant les 150 premiers millions d’années de son histoire. Un véritable bombardement de corps de toutes tailles s’enfonçant dans la boule de lave chaude qu’était notre planète à l’origine. Un choc particulièrement violent avec une grosse protoplanète orbitant dans la même zone que la Terre est à l’origine de la Lune.

Ce capharnaüm de planètes en voie de formation au milieu de multiples corps qui les percutent a lieu dans l’ensemble du disque planétaire. Si l’essentiel de l’accrétion des planètes se fait en 30 millions d’années, il reste encore d’énormes quantités de petits objets qui traînent dans le disque d’accrétion. Ils continuent de percuter les protoplanètes et croisent pendant longtemps leurs orbites, que ce soit celles des planètes telluriques proches du Soleil ou celles des géantes gazeuses un peu plus lointaines.

Deux périodes de bombardements météoritiques ont marqué la jeune histoire du Système solaire.

La période primitive dont nous venons de parler s’est déroulée pendant et après la formation du Système solaire. Les plus récentes modélisations concluent que l’essentiel de l’eau terrestre a été apporté sur notre planète par des météorites datant de cette époque provenant des régions plus lointaines donc plus froides du Système solaire. Trop proches du Soleil peu après sa formation, la Terre et les trois autres planètes telluriques (Mercure, Vénus et Mars) étaient trop chaudes pour conserver de l’eau à l’état liquide ou sous forme de glace.

La deuxième période de bombardement météoritique, dite période tardive, se déroule environ 650 millions d’années après la fin de la première, c’est-à-dire lorsque la Terre est âgée de 800 millions d’années. Cette nouvelle phase de chute de corps célestes est due à un bien étonnant événement au sein du Système solaire qu’il serait trop long d’expliquer ici par le menu. En résumé, il s’agit d’un bouleversement gravitationnel majeur pendant lequel Jupiter et Saturne, après avoir commencé à migrer vers le centre du système, repartent en arrière, déclenchant un jeu de billard à mille bandes dans les petits corps que nous venons de décrire.

Au lieu de continuer à s’agglomérer peu à peu aux planètes déjà existantes, les petits corps qui restaient encore vont être chassés dans toutes les directions tout en provoquant la deuxième période de bombardement de météorites. Sans cette diète brutale, Mars aurait dû continuer à amasser de la matière et, comme le stipule la théorie, serait devenue à terme un peu plus massive que la Terre (des modélisations de formation planétaire ont montré que les petites planètes telluriques sont normalement d’autant plus grosses qu’elles sont éloignées de leur étoile). Mars aurait donc pu être dotée d’une véritable atmosphère, circonstance qui aurait éventuellement permis à deux planètes du Système solaire d’abriter la vie sur de longues périodes.

Cette taille supérieure de Mars, sans faciliter pour autant un hypothétique voyage vers notre voisine, ni résoudre en rien les nombreuses questions techniques posées par une telle aventure, dont nous parlerons abondamment dans la deuxième partie du livre, aurait quelque peu amélioré les conditions de température et de pression sur place et peut-être permis d’envisager la présence d’eau liquide à sa surface.

Dommage.

Magnétosphère et atmosphère protectrices

Il aura donc fallu environ 800 millions d’années pour que le Système solaire devienne un endroit à peu près calme et que la ronde des planètes trouve sa configuration et son rythme de croisière actuels. Ce rythme évolue continuellement et est appelé à connaître dans un futur plus ou moins proche quelques changements. Dans l’Univers rien n’est définitif.

La surface de la Terre avant ces 800 millions d’années ne nous est presque pas connue, mais à partir de 3,8 milliards d’années nous pouvons reconstruire l’apparition de la vie grâce aux fossiles bactériens que les plus anciennes roches terrestres connues ont gardés dans leurs replis.

Cette vie primitive se présente uniquement sous forme de bactéries, les archaebactéries. De grandes discussions animent encore les débats entre paléontologues pour savoir si certaines roches très anciennes trouvées en Australie et au Groenland contiennent des traces chimiques pouvant établir l’apparition de la vie entre les deux grands épisodes de bombardements météoritiques. Les premières traces incontestables de vie que nous connaissons sont les stromatolithes (il y a 3,4 milliards d’années). Ils se présentent sous forme de bulbes rocheux arrondis. On peut encore en voir quelques spécimens aujourd’hui dans la baie de Shark, en Australie orientale. Ce ne sont pas des organismes vivants à proprement parler, il s’agit d’agrégats de calcaire fabriqués par des colonies complexes de bactéries, essentiellement des cyanobactéries, les premières productrices d’oxygène sur Terre.

L’éclosion de la vie primitive a lieu soit au fond des océans primordiaux, soit dans des lieux confinés tels que le sous-sol de marécages argileux ou des couches de schiste. En réalité, pendant le premier milliard d’années, aucune vie ne peut se développer sur la surface solide de notre planète, car celle-ci est rendue stérile par l’intense radiation de rayons cosmiques et du vent solaire.

La vie complexe a pourtant fini par sortir de l’eau, et cela est redevable à deux protections (ou boucliers) qui protègent la biosphère en formation de la radiation cosmique. Il semblerait que l’atmosphère soit apparue très rapidement, mais il aura fallu un bon gros milliard d’années pour que la magnétosphère soit efficace. Sans ces deux protections essentielles, aucune vie multicellulaire n’aurait pu se développer ailleurs que dans les profondeurs océaniques.

La plupart des auteurs s’accordent à dire que l’atmosphère terrestre s’est formée rapidement. Pour certains, la période primitive de bombardement météoritique enrichit sa composition en divers gaz, 95 % de CO2 (dioxyde de carbone), 3 % de N2 (azote moléculaire) et 2 % de vapeur d’eau et de traces d’argon. On considère que l’atmosphère parvient à son volume actuel après la période tardive de bombardement.

Pourtant, comme nous le verrons plus avant, il faudra attendre encore plus d’un milliard et demi d’années pour qu’elle commence à s’enrichir sérieusement en oxygène, et même le dernier milliard d’années pour que sa teneur en ozone permette à la vie de sortir des océans. L’ozone en effet est la seule barrière efficace contre les rayons UV du Soleil dont nous connaissons tous les virulents effets sur nos peaux mal protégées lors de nos vacances en bord de mer ou sur les pistes de ski.

Aujourd’hui, l’atmosphère de la Terre nous protège non seulement des UV solaires, mais aussi des rayons cosmiques comme le feraient un mur de 30 mètres de béton ou une épaisseur de 80 centimètres de plomb.

Même si dès la fin du XIXe siècle les astronomes se doutaient bien qu’il existait un lien entre les éruptions solaires et les perturbations du champ magnétique de la Terre, la magnétosphère n’est connue que depuis 1958 grâce à la mission de la sonde Explorer 1, premier satellite artificiel mis en orbite par la NASA (une année après le Spoutnik soviétique). Il a été calculé que le champ magnétique terrestre avait atteint 50 % de son amplitude actuelle il y a 3,5 milliards d’années.

C’est ce même magnétisme qui permet aux boussoles de nous indiquer le Nord. Comme dans la dynamo des anciens vélos, c’est la rotation sur lui-même du noyau terrestre, composé de fer et de nickel, qui crée le champ magnétique par mouvement de charges électriques. Il dégage une gigantesque magnétosphère entourant la planète. Côté Soleil, elle est écrasée par les vents solaires auxquels elle fait face et a un rayon d’environ 60 000 kilomètres. À l’opposé, côté nuit, sa chevelure peut s’étendre sur des millions de kilomètres. Sans cette deuxième protection, la haute atmosphère s’évaporerait plus rapidement et la radiation solaire serait bien plus intense au niveau du sol.

En un mot : sans ces deux protections conjointes, pas de vie complexe sur le bien nommé plancher des vaches.

Glaciations, oxygénation et cellules à noyau

L’évolution du climat terrestre raconte une histoire passionnante. Faite de périodes glaciaires ou d’épisodes torrides, elle est d’une très grande complexité physique. Grâce à des moyens d’analyse de plus en plus perfectionnés, les paléo-climatologues parviennent aujourd’hui à nous en décrire les principales étapes avec toujours plus de précision.

Nous n’allons pas ici retracer l’évolution chimique de l’atmosphère et donc des différents climats que la Terre a connus, seulement évoquer quelques épisodes marquants.

La Terre a subi deux glaciations quasi globales, ce que les Anglo-Saxons nomment les phases de Snowball Earth, la Terre-boule-de-neige. La première, dite de Pongola, se déroule il y a 2,9 milliards d’années et a une durée relativement courte, environ 150 millions d’années (trois ans dans la vie d’une personne en ayant vécu 90).

La deuxième période de glaciation, la glaciation Huronienne, démarre il y a 2,4 milliards d’années et va durer le double de la première. Elle constitue l’étape glaciaire la plus longue qu’ait connu la Terre. C’est un épisode d’une importance primordiale pour la suite des événements biologiques et pour l’émergence de la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui.

La glaciation Huronienne est en effet probablement due au Grand Événement Oxydatif (GÉO), période où l’oxygène est passé d’un état de traces dans l’atmosphère à environ 20 % de sa teneur actuelle, entraînant ainsi une diminution drastique du CO2 atmosphérique et l’englacement global. La source de cet oxygène est l’apparition de cyanobactéries photo-synthétisantes. Leur production d’oxygène commence par faire précipiter le fer des océans, créant une sorte de rouille dans les fonds marins dont on retrouve la trace en de nombreux endroits. Une fois ce puits d’oxygène saturé, l’oxygène peut se mettre à coloniser gaillardement l’atmosphère et à entamer l’oxydation de notre planète, pour notre plus grande joie future.

Il en va de même pour l’évolution des cellules qui nous composent. Il faut néanmoins noter qu’en ces temps-là, l’oxygène est un poison qui a dû décimer une bonne partie des formes de vie bactérienne présentes dont le métabolisme était essentiellement fondé sur la chimie du soufre. L’arrivée des cyanobactéries marque donc un tournant dans l’histoire biologique et physique de la Terre.

Confrontés à l’oxygène, des procaryotes (cellules sans noyau) vont apprendre à le respirer pour en tirer de l’énergie. Certains de ces procaryotes vont établir des symbioses les uns avec les autres, ce qui va aboutir à la présence de mitochondries dans la cellule, véritables usines productrices d’énergie. Il faudra encore attendre presque un milliard d’années pour que ces cellules dopées à l’adénosine triphosphate se dotent d’un noyau central par symbiose et compartimentation, noyau capable de gérer des fonctions très complexes et aboutir in fine à la vie multicellulaire sans laquelle nous ne serions pas là.

Car sans noyau cellulaire complexe, pas de trilobites dans les océans du Cambrien, pas de flore aquatique d’abord, puis terrestre, pas d’amphibiens, ni reptiles, dinosaures, mammifères ou roses.

Et pas de Johann Sebastian Bach, ce qui eût été fort regrettable.

Orogenèse, hydrographie et méandres de l’évolution

Concluons ce survol de l’histoire de la Terre par le résumé de son dernier chapitre, celui qui nous concerne directement.

La figure 6 présente les derniers 541 millions d’années de la figure 5, le Phanérozoïque (du grec phaneros, pouvant être vu, et zôon, être vivant). Cette période est connue sous l’appellation d’ères géologiques. Le passé récent de la Terre est mieux documenté que les éons antérieurs, tant au niveau géologique que biologique.

Il y a 541 millions d’années la vie n’existe encore que dans les océans mais tout était prêt pour qu’elle parvienne à émerger sur la terre ferme. Ce furent d’abord quelques incursions de mille-pattes vers -530 millions d’années, puis une vraie colonisation sous forme végétale une centaine de millions d’années plus tard et l’apparition des amphibiens aux alentours de -400 millions d’années, suivie bien sûr du foisonnement biologique que l’on connaît sur la terre ferme, dans les airs et dans quasiment toutes les niches écologiques à disposition.

Néanmoins, que d’improbables étapes pour parvenir à un environnement stable sur des périodes suffisamment longues pour que des formes de vie complexes émergent et se développent.

Prenons l’exemple des montagnes.

Si au cours d’une vie humaine on peut constater l’érosion d’une falaise ou d’une colline particulièrement friable ou exposée, il est très difficile de s’imaginer la durée de ce que les géologues appellent l’orogenèse, c’est-à-dire la surrection ou apparition des montagnes.

Pour obtenir de hauts reliefs tels que les grandes chaînes montagneuses actuelles, il faut que la croûte solide d’une planète tellurique soit craquelée en un gigantesque système de plaques continentales se déplaçant les unes contre les autres en glissant lentement sur le magma de roches fluides du manteau terrestre. La tectonique des plaques, aussi appelée dérive des continents, fut décrite au début du XXe siècle par Alfred Wegener. Il expliquait pour la première fois qu’en se frottant les unes aux autres les plaques continentales provoquent à leurs jointures l’élévation ou l’effondrement des terrains, comme lorsque l’on se pince la peau au-dessus de la main.

La théorie de Wegener révélait un passé géologique de notre planète pour le moins surprenant : les continents n’ont pas toujours eu la même configuration qu’aujourd’hui. Un passé tellement inattendu que sa théorie ne fut admise par la communauté internationale que quarante ans après son décès, soit dans les années 1970 !

Sur notre planète il aura fallu environ 3 milliards d’années pour qu’apparaissent les premières montagnes dignes de ce nom. Les Alpes ont commencé à s’élever il y a 100 millions d’années et continuent de grandir.

Parlons aussi de l’hydrographie de notre planète.

Depuis l’origine, l’atmosphère est suffisamment haute pour que la pression et la température permettent la formation de nuages de vapeur d’eau. Ces nuages transportent et déversent l’eau des océans et des mers sur les terres émergées où se creusent, à force de centaines de milliers d’années, des cours d’eau et des lacs. Même s’il est en constante modification, c’est tout ce complexe réseau orographique (montagnes) et hydrographique (fleuves et rivières) qui seul rend la croûte terrestre habitable et accueillante pour les végétaux et les animaux multicellulaires ailleurs qu’en bordure océanique.

Parallèlement, comme nous l’avons déjà vu, un laps de temps similaire à celui de l’apparition des premières grandes chaînes de montagnes aura été nécessaire pour stabiliser une atmosphère riche en oxygène. Les cyanobactéries sécrétaient déjà de l’oxygène il y a 3,8 milliards d’années, puis l’épisode GÉO d’il y a 2,4 milliards d’années accéléra le processus d’oxydation de l’atmosphère, mais ce n’est que 2 milliards d’années plus tard qu’elle parviendra à sa teneur actuelle de 21 %, au début du Cambrien.

Pour certains chercheurs, l’explosion des formes de vie du Cambrien (signalée au début de la figure 6) est la conséquence directe de l’enrichissement final de l’atmosphère terrestre en oxygène. Pour d’autres, l’invasion de grandes surfaces émergées par les océans aurait provoqué une surabondance de calcium, de fer et de potassium dans l’eau, changeant ainsi drastiquement la chimie marine et permettant aux premiers organismes aquatiques de se doter de carapaces solides.

En résumé : l’apparition et la disparité des êtres vivants multicellulaires que l’on constate au Cambrien ne se produit que 4 milliards d’années après la formation du Système solaire.

Mais oxygène, carapaces, vallées, lacs et fleuves ne suffisent pas pour que la vie se diversifie et évolue dans des directions si diverses. Tout au long du Phanérozoïque, l’histoire biologique terrestre est bouleversée par des épisodes chaotiques et dévastateurs sans lesquels cette évolution aurait été tout autre.

Depuis le Cambrien, il y a eu une vingtaine d’extinctions, mais seulement cinq qui puissent être qualifiées de massives et ayant parfois frisé la destruction totale de la vie. Ces événements catastrophiques ont chamboulé le cours de l’évolution biologique et redistribué les cartes du vivant, annihilant pour toujours certaines espèces et permettant l’émergence d’autres formes de vie.

La dernière extinction massive en date a eu lieu il y a 65 millions d’années et a provoqué la disparition totale des dinosaures terrestres (à l’exception des oiseaux, seule branche survivante). Sans cette éradication des sauriens, il est très probable que l’apparition des grands mammifères ne serait pas advenue. Dès lors, de combien de millions d’années aurait été retardée l’apparition de ces autres mammifères que sont les grands singes, parmi lesquels apparaîtra Homo sapiens ? Auraient-ils seulement émergé ? Nous ne le saurons jamais, mais l’apparition de nos ancêtres primates il y a une trentaine de millions d’années est impossible à envisager dans un milieu naturel dominé par des prédateurs aussi efficaces que Velociraptor ou Tyrannosaurus Rex.

Bien sûr, ce qui vaut pour la dernière extinction massive vaut pour les quatre précédentes et la cascade d’événements futurs qu’elles vont induire chacune à leur tour. Lorsqu’un épisode d’une telle ampleur pour la vie terrestre se produit, il est impossible de dire dans quel environnement et dans quelle direction elle va resurgir, quelles nouvelles faune et flore elle va sortir de son chapeau : la vie n’est jamais à court d’idées phylogénétiques.

Notons aussi que vers le milieu du Phanérozoïque eut lieu une troisième grande période de glaciation. S’étendant de -320 à -270 millions d’années et sans être aussi importante que les deux du Précambrien, elle a également modifié l’évolution des êtres vivants.

Serions-nous devenus des bipèdes conscients de soi et suffisamment habiles pour maîtriser le feu il y a quelques centaines de milliers d’années sans tous les événements du Cambrien à nos jours énumérés dans les lignes qui précèdent ? Peut-être, mais certainement pas maintenant. Cela aurait pu se produire bien plus tôt ou beaucoup plus tard.

Ou jamais.

Pour en venir aux derniers milliers d’années, signalons que toute notre histoire humaine, au sens culturel du terme, se déroule depuis la fin de la dernière glaciation terrestre, la glaciation de Würm (pour sa dénomination alpine). Commencée il y a 110 000 ans et terminée il y a à peine 10 000 ans, c’est pendant ce cours laps de temps que Néanderthal fut définitivement supplanté par Cro-Magnon.

À la fin de Würm commence l’époque géologique appelée Holocène, période (ou série géologique) considérée jusqu’à il n’y a pas si longtemps comme la dernière en cours. Depuis quelque temps, des scientifiques proposent une nouvelle période, l’Anthropocène, commencée lors de la révolution industrielle et caractérisée par la combustion effrénée d’énergies fossiles par l’être humain. En 200 ans, notre utilisation du charbon et du pétrole a fait exploser le taux de CO2 dans l’atmosphère à des valeurs que la Terre ne connaissait plus depuis 800 000 ans : 413 ppm (parties par million) en septembre 2020, alors qu’il était de 283 ppm en 1839 et d’environ 190 ppm au milieu de la glaciation de Würm.

À l’heure où une trop rapide diffusion de particules à effet de serre dans notre atmosphère commence à provoquer les malheureuses conséquences pour le vivant que l’on sait, il est étonnant de constater qu’il y a seulement 20 000 ans, au pic de la dernière glaciation, l’hémisphère Nord était recouvert d’une épaisse banquise qui descendait jusqu’à des latitudes aussi basses que celles de Washington ou de Berlin.

L’évolution de la vie sur Terre n’emprunte pas une voie royale toute tracée. Bien au contraire, elle est une longue succession de phénomènes aléatoires, imprévisibles et pour ainsi dire incohérents, car considérés un par un ils ne sont ni nécessaires ni utiles, ils ne poursuivent aucun aboutissement et ne favorisent au moment de leur avènement aucune solution, aucune direction plutôt qu’une autre.

La matière organique évolue de mutation en mutation, chacune d’elles modifiant le champ des possibles, donc le champ des futures apparitions. Parfois des goulets d’étranglement accélèrent l’évolution ou du moins son apparente complexité et diversité. À d’autres moments, l’évolution est contrainte par l’accaparation des ressources et des territoires par un groupe, comme pendant le long règne des dinosaures (185 millions d’années), influant grandement sur l’émergence d’autres espèces.

Ajoutons que l’évolution est indissociable de l’environnement où elle se développe.

En ce qui nous concerne, toute notre structure biologique de mammifères bipèdes est le fruit d’une longue et méticuleuse adaptation aux milieux de type jungle ou savane pendant des millions d’années. Comme tout organisme complexe, nous sommes incapables de vivre en dehors de notre biotope originel, la nature terrestre. Toute vie humaine ailleurs qu’ici sera inévitablement suspendue à un fil, celui de la nécessaire assistance en nourriture, eau et oxygène, pour ne citer que ces trois éléments clés.

Et cela déjà sur la Station spatiale internationale qui orbite autour de la Terre à seulement 400 km de hauteur.

2e PARTIE

NOUS NE VIVRONS PAS
SUR MARS

Les rêves ne dorment jamais…

Pour entamer cette deuxième partie, rendons hommage au célèbre chanteur canadien Neil Young tout en détournant le titre de son album enregistré en public, Rust never sleeps (1979, Reprise Records). Car étonnamment, rêves et rouille présentent un point commun de taille, ces deux phénomènes sont indestructibles.

Ébauché dès le début des années 60 par les Soviétiques, le rêve de la conquête de Mars a rapidement essaimé dans l’inconscient collectif, plus particulièrement après la marche triomphale d’un autre Neil et de son collègue Buzz sur la Lune en juillet 1969. Suite à ce bel exploit, le rêve martien n’a cessé de s’épanouir et de fleurir aux quatre coins du monde. De plus en plus d’individus et d’associations se sont lancés dans l’élaboration de projets ou d’études visant à le matérialiser, à le faire sortir de sa zone onirique. La NASA et Mars One y travaillent depuis de nombreuses années, la Mars Society développe depuis plus de vingt-trois ans un réseau d’influenceurs prônant la colonisation de la planète rouge.

Avant de nous lancer dans le vif du sujet, nous tenons à préciser ceci : il n’est absolument pas dans notre intention de briser ou de détruire les rêves d’exploration de Mars de celles et de ceux qui, avec passion et persévérance, façonnent peu à peu le cadre conceptuel et technologique censé permettre à l’humanité de poser un jour le pied sur ladite planète.

L’Histoire nous a déjà montré à plusieurs reprises que les plus importantes conquêtes territoriales se sont forgées à partir des rêves et des espérances de grands conquérants et aventuriers comme Alexandre le Grand, Jules César, Christophe Colomb, Fernand de Magellan. Les plus grandes découvertes scientifiques quant à elles sont sorties des cerveaux de visionnaires comme Galilée, Newton, Marie Curie ou Einstein. Il serait de très mauvais aloi de vouloir décourager une si ambitieuse aventure humaine et scientifique.

Qui plus est, nous savons très bien que nous ne convaincrons en rien les personnes passionnées par le voyage vers Mars. Les informations techniques et les arguments scientifiques exposés dans les pages qui viennent ne les détourneront pas de leurs folles espérances. Leur motivation exploratrice est bien trop forte, leurs certitudes établies une bonne foi pour toutes.

Les rêves ne dorment jamais.

Cette homérique conquête spatiale fait déjà briller les yeux des jeunes et des moins jeunes sur les cinq continents avec suffisamment de détermination pour que notre petit livre ne puisse au mieux que l’égratigner.

Néanmoins, fermement convaincus qu’il y a loin de la coupe aux lèvres et que ce n’est pas en rêvant sur plans que se bâtissent les empires ou se conquièrent les planètes, nous tenons à prendre le recul nécessaire pour considérer le voyage et la colonisation de Mars depuis un point de vue de non-rêveurs, en réfléchissant à cette éventualité dans un cadre factuel et en analysant à tête reposée ce que serait un voyage encore jamais tenté pour nos corps et nos psychismes, car là est le maillon faible de toute l’opération : le facteur humain.

Notre référence centrale sera l’ISS (International Space Station), où se déroulent depuis vingt ans les missions humaines dans l’espace de moyenne ou de longue durée. Tout ce qui concerne le voyage vers Mars et l’hypothèse d’y séjourner quelques mois reste du domaine de l’imaginaire et du spéculatif, nous devrons nous contenter des documents parfois contradictoires, souvent incomplets, de la NASA, ainsi que des projets plus ou moins sensés d’entreprises privées ou d’associations à but non lucratif.

Par ailleurs, les principales agences spatiales, ESA (Europe), NASA (USA), Roscosmos (Russie), la CNSA (Administration spatiale nationale chinoise), la JAXA (Agence d’exploration aérospatiale japonaise) ou l’ISRO (Organisation indienne de recherche spatiale) ne fournissent que très peu d’informations sur leurs échecs ou les projets annulés. Leur financement provenant de budgets publics, elles préfèrent communiquer sur les réussites et les ambitieux programmes futurs. Personne ne les en blâmera, mais cela crée un biais informationnel qui n’aide pas à connaître l’état de l’art à un moment donné sur ce qui est possible ou pas. Bien des questions restent ouvertes et sujettes à de multiples interprétations sur ce qu’il sera réaliste d’entreprendre dans un avenir proche, et ce tant au niveau des véhicules ou des engins utilisés que de leurs composants essentiels ou leur mode de propulsion, pour ne citer que ces aspects uniquement techniques.

Bien entendu, nous endossons en pleine connaissance de cause le rôle de tristes sires, de rabat-joie. Il est inconfortable, pour ne pas dire mal vu, d’aller à contre-courant de la pensée générale, surtout lorsque celle-ci, dynamique et positive, propose à l’humanité tout entière un nouveau défi à relever, une nouvelle frontière spatiale à conquérir. En ces temps troublés, nous ne devrions pas nous attaquer à du rêve puissance dix.

En écrivant ces lignes, nous savons que nous passerons pour des pessimistes endurcis venant annoncer le pire alors même qu’aucune mission habitée vers Mars n’a encore été entreprise et au moment où plusieurs missions novatrices viennent de partir vers cette planète.

Ne serait-il pas plus prudent et enthousiasmant de laisser grande ouverte la porte de l’espoir et de lendemains conquérants ? Nous estimons que non, car se bercer d’illusions ne sert aucune cause.

Taxez-nous de Cassandre, nous assumons pleinement le rôle.

GÉOGRAPHIE PLANÉTAIRE

Dans la première partie de ce livre, nous avons brièvement décrit l’espace qui nous entoure. Partis du Système solaire, nous sommes allés jusqu’à l’évocation de la mousse cosmique en quelques pages bien trop courtes pour être exhaustives.

Néanmoins, au regard des immensités astronomiques où nous voguons à bord de notre vaisseau terrestre, aller coloniser notre plus proche voisine pourrait sembler de prime abord un déplacement modeste. Après tout, il ne s’agit pas de se rendre sur Andromède, pas même une étoile voisine, mais sur Mars, ce point lumineux et rougeoyant que nous voyons régulièrement dans le ciel nocturne. La planète la plus proche de la Terre n’est pas à l’autre bout de l’Univers. Nous sommes bien allés sur la Lune, fouler la poussière martienne est donc forcément à notre portée. Certes, l’expédition serait complexe et périlleuse, mais elle pourrait être une fantastique odyssée et une très stimulante aventure humaine.

Nous allons voir qu’il n’en est rien.

Orbites elliptiques et distances réelles

Habitués à penser la géographie en termes de lieux précisément situés sur un plan, une carte ou une mappemonde, nous considérons que telle ville, tel pays, telle montagne ou telle rivière se trouve là-bas. À un endroit bien précis et à une distance fixe. C’est bel et bien le cas lorsque nous localisons un de ces points sur notre sphère terrestre.

Tout naturellement, nous faisons de même avec les objets célestes. Le Soleil est à son zénith, la Lune est en quart croissant, l’étoile polaire est au Nord, Sirius est dans la constellation du Petit Chien.

Et Mars se trouve à 55 millions de kilomètres de la Terre.

En 2003 Mars et la Terre se sont approchées l’une de l’autre à cette très peu fréquente distance. Depuis lors, ces fameux 55 millions de kilomètres sont devenus la distance officielle et mondialement acceptée qui sépare nos deux planètes. Une sorte de mètre-étalon que plus personne ne remet en cause et qui présente l’avantage de donner un chiffre précis, pratique. Une distance allant d’un point A à un point B, donc une distance fixe et en ligne droite. Le consensus s’est peu à peu installé dans les mentalités : Mars c’est loin, mais y aller sera bientôt réalisable. Voilà qui est rassurant et ouvre des perspectives fabuleuses pour la suite de notre conquête de l’espace.

C’est sans compter avec la géographie planétaire.

Mars, pas plus que la Terre (ni aucun autre corps céleste), ne se trouve à tel ou tel endroit : entre nos deux planètes la distance n’est pas fixe, elle varie de seconde en seconde à grande vitesse. Le problème est que ce phénomène n’est pas visible à l’œil nu.

Nous savons bien que Mars n’apparaît dans le ciel nocturne que pendant quelques mois tous les deux ans. Et lorsque notre voisine pointe le bout de son nez elle semble se déplacer très lentement. Cette bien trompeuse apparence est due à l’éloignement de nos deux planètes. Nous pouvons constater ce phénomène depuis notre petit banc vert : ce cycliste qui passe devant nous à quelques mètres semble se déplacer bien plus vite que le train là-bas au fond du paysage alors que ce n’est pas le cas. Distante de plusieurs dizaines de millions de kilomètres de nous, Mars, nuit après nuit, paraît se déplacer très lentement dans le ciel nocturne alors que la vitesse différentielle entre elle et nous est de 20 900 km/h sur nos orbites respectives.

Comme expliqué dans la première partie de ce livre, notre planète tourne autour du Soleil à 107 300 km/h. Mars fait de même un peu plus lentement à 86 400 km/h sur une orbite plus éloignée de notre étoile. Résultat : Mars parcourt davantage de kilomètres que nous à chacune de ses révolutions autour du Soleil (1,429 milliard de kilomètres contre 940 millions) et son année est plus longue que la nôtre, 687 de nos jours (23 mois, soit près de deux années terrestres).

Par ailleurs, les vitesses de Mars et de la Terre autour du Soleil étant différentes, elles ne se retrouvent à leur point le plus proche que tous les 780 jours terrestres, soit tous les 2 ans et 50 jours.

La figure 7 présente les orbites de la Terre et de Mars autour du Soleil. Comme toutes les orbites astronomiques, elles sont elliptiques (ovales). Celle de la Terre est très proche du cercle, avec une excentricité de 0,017 (un cercle parfait a une excentricité de 0). Celle de Mars est légèrement plus ovale (son excentricité est de 0,094), ce qui donne l’impression que l’on a mal centré le cercle rouge sur ce schéma.

Ces deux circonstances (années différentes et ellipticité des orbites) font que l’éloignement et le rapprochement de la Terre et de Mars varient dans le temps, et cela d’une manière qui peut être considérable. Même lorsqu’elles sont au plus proche, la distance entre elles n’est minimale que si, sur leurs orbites respectives, Mars se trouve au plus près du Soleil, et la Terre inversement le plus loin (en haut à gauche de la figure 8, en page 82). Dans ce cas, effectivement, la distance entre nos deux planètes sera la plus courte. Mais 26 mois plus tard, notre prochaine rencontre se fera à des endroits différents de nos orbites respectives, rendant ainsi la distance de proximité sensiblement plus grande.

Il faudra attendre un grand nombre de révolutions des deux planètes pour retrouver une disposition où Mars et la Terre sont très proches lorsqu’elles sont au plus près l’une de l’autre. En 2003, elles se sont approchées à une distance record de 55,7 millions de kilomètres, mais ce fut un événement rare : la prochaine fois qu’elles seront si près n’aura lieu que dans 267 ans.

En résumé, la Terre et Mars voguent dans un mouvement continu qui les situe à des distances variant entre 55 et 420 millions de kilomètres. Signalons aussi que lorsque les deux planètes sont le plus loin l’une de l’autre, le Soleil se trouve entre les deux, ce qui, nous le verrons plus tard, a son importance.

Une banale comparaison nous permet de mieux appréhender ces distances : si la Terre avait la taille d’une belle orange, la Station spatiale internationale (grain de poussière) se trouverait à 2 millimètres de son écorce, la Lune serait à 2 mètres et Mars oscillerait entre 300 mètres et 2 kilomètres d’elle.

C’est dans cette oscillation d’éloignement et de rapprochement continus qu’il faut envisager concrètement le voyage vers Mars. Pour qu’il soit le plus court possible il faut impérativement quitter la Terre à un moment précis pour profiter de leur convergence. Nous venons de voir que cette situation ne se produit que tous les 26 mois, il s’agit de ne pas rater le rendez-vous.

C’est la mésaventure qui vient d’arriver à l’ESA et à Roscosmos. En mars 2020, elles ont dû renoncer à faire décoller la mission ExoMars 2 en raison de retards d’intégration des modules et de tests insuffisants sur le système de descente finale sur le sol martien. Cette énorme déception pour les deux agences spatiales est l’exemple même d’un des plus grands écueils pour la conquête de Mars : la décision de remettre à plus tard la mission a été prise alors même que les techniciens et les ingénieurs savaient qu’ils auraient fini l’assemblage et les tests nécessaires seulement quelques mois plus tard. Mais il faudra bel et bien attendre les fameux 26 mois de rendez-vous Terre-Mars pour que la mission puisse prendre son envol.

La figure 8 ci-dessous donne un aperçu des distances auxquelles se trouvent les deux planètes au cours d’une année terrestre.

Décidément, non, Mars ne se trouve pas à une distance fixe de 55 millions de kilomètres.

Trajet courbe et corrections de trajectoire

Tentons dès lors de calculer le nombre réel de kilomètres que devront parcourir les martionautes.

La seule expérience que l’humanité ait en termes de voyage loin de la Terre sont les sept missions Apollo entre juillet 1969 et décembre 1972, y compris celle qui faillit mal tourner, Apollo 13, et dont nous aurons l’occasion de reparler. Sans vouloir dévaloriser l’ampleur de ces exploits, il convient de rappeler que par rapport à un voyage vers Mars, ces expéditions équivalent à la traversée de la Manche comparée à celle de l’Atlantique. Vraiment peu de chose, mais l’aventure Apollo a eu une telle répercussion dans l’imaginaire collectif qu’elle a créé une confusion persistante dans l’esprit du grand public lorsqu’il s’agit d’envisager d’autres voyages loin de la Terre.

Contrairement à la valse qu’effectuent la Terre et Mars, la Lune tourne autour de nous, ce qui change radicalement la donne, puisque notre planète peut être considérée comme un point fixe, alors que Terre et Mars ne cessent de se déplacer l’une par rapport à l’autre. Il est nettement plus facile de se déplacer d’un point à l’autre lorsque l’un des deux est fixe.

De surcroît, notre satellite est non seulement très proche de nous, mais sa distance est relativement stable, à une moyenne de 381 000 km. Elle varie de 356 410 km au point le plus proche (périgée) à 405 500 km au point le plus lointain (apogée). Autrement dit, une fluctuation moyenne de 6,4 %. Notons au passage que la nature a définitivement horreur des cercles parfaits et que l’orbite lunaire est aussi une ellipse.

A contrario, la distance séparant la Terre de Mars varie de 700 %.

La confusion dont nous parlons est celle du voyage en ligne droite vers Mars. Un si long voyage dans l’espace interplanétaire est perturbé par la masse du Soleil qui incurve toute trajectoire.

Pour les sondes non habitées déjà envoyées sur notre voisine, le voyage s’est fait le long d’une courbe appelée orbite de transfert de Hohmann (en jaune pointillé sur la figure 9 ci-dessous, environ 620 millions de kilomètres), c’est-à-dire onze fois plus que les supposés 55 millions communément admis par le grand public.

Le voyage doit comprendre des corrections de trajectoire nécessaires pour ne pas rater la planète. Ces corrections constituent elles aussi un paramètre crucial de toute l’aventure. En cas d’erreur pendant l’une ou l’autre de ces corrections, la fusée pourrait entrer dans une trajectoire irrécupérable, comme cela est arrivé à quelques sondes perdues en cours de route.

La première correction permet au vaisseau de quitter l’orbite terrestre pour entamer son périple vers Mars. Sans ce coup d’accélération initial, la fusée serait condamnée à tourner autour de la Terre comme un satellite quelconque.

Il est bien difficile de dire combien de corrections de trajectoire nécessiterait une mission habitée. Quel que soit son poids au départ et une fois la fusée sortie de l’orbite terrestre, le vol en lui-même n’en demanderait pas beaucoup. Il en irait différemment lors de l’approche, de la mise en orbite autour de Mars et surtout pendant toute la phase de descente finale. Il faudrait en effet se mettre en orbite de manière extrêmement précise pour arriver au bon endroit sur le sol.

En guise d’exemple, pour une simple mise en orbite, la mission Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a effectué trois corrections à l’arrivée, mais pour poser la sonde InSight le 26 novembre 2018 à un endroit de la surface défini à l’avance, il a fallu en effectuer cinq : 121, 45, 15, 8 jours avant l’arrivée et la dernière 22 heures avant le contact avec le sol. La fameuse Tesla Starman de SpaceX, sans aucun moyen technique de corriger sa trajectoire, erre actuellement quelque part dans le Système solaire interne sur une orbite incontrôlée autour du Soleil, orbite qu’elle a déjà parcourue une fois et demie depuis son lancement en 2018.

Quel bel exploit : la première pollution due au trafic routier dans le Système solaire !

Un dernier mot sur la question des corrections de trajectoire. En cas d’erreur, dans le meilleur des cas un vaisseau habité pourrait revenir sur Terre, mais dans l’hypothèse d’une correction qui dévierait le vaisseau de son objectif martien, il se pourrait bien qu’il se retrouve à voguer comme le conducteur solitaire Starman.

Durée du voyage habité et amarsissage

La courbe de la figure 9 est celle que pourraient emprunter des vaisseaux-cargos envoyés avant une mission habitée pour déposer du matériel et des vivres et ainsi alléger le vaisseau habité. Pour raccourcir autant que possible la mission habitée, la NASA envisage une courbe plus serrée permettant un voyage de seulement cinq mois.

Le projet Starship de SpaceX (dont nous parlerons plus en détail dans la troisième partie de ce livre) évoque un voyage raccourci de moitié, ne durant que quatre-vingts jours ! Jules Verne n’est pas loin. Mieux encore, cette entreprise envisage la possibilité fantastique, voire fantasque, de se rendre sur Mars en seulement trente jours. Raccourcir de la sorte un tel voyage nécessiterait de nombreuses manœuvres très consommatrices de carburant. Le véhicule de transport devrait donc bénéficier d’un ravitaillement en vol d’ergols avant son départ vers la planète rouge afin de jouir de toute la capacité de ses réservoirs pour le voyage.

En attendant qu’une technologie efficace et bien testée permette un tel ravitaillement acrobatique, il est raisonnable de compter sur une durée du voyage habité entre cinq à sept mois, selon la configuration des orbites l’année du départ. D’une manière générale, il s’agirait de trouver le meilleur compromis possible entre la brièveté du voyage et la quantité d’énergie utilisée tout au long du trajet. En l’état de nos connaissances actuelles, prétendre faire ce voyage en moins de trois mois sonne comme une promesse de marchand de tapis (volant).

Vous l’avez constaté, nous utilisons des néologismes nécessaires : on n’atterrit pas sur Mars, on y amarsit en y effectuant un amarsissage. Et un équipage à destination de Mars est constitué de martionautes, ce qui nous évitera de devoir jongler avec les appellations différentes selon les nationalités impliquées (astronautes pour les Américains, cosmonautes pour les Russes, spationautes pour les Français, taïkonautes pour les Chinois, etc.).

L’amarsissage constitue l’un des plus grands défis techniques de tout le voyage. L’atmosphère ténue de Mars ne permet pas de freiner la descente d’un grand véhicule grâce à des parachutes. Même sur Terre, la capsule Soyouz qui ramène les astronautes/cosmonautes de l’ISS, bien plus légère qu’un éventuel vaisseau interplanétaire, a besoin de trois immenses parachutes et de l’activation brutale d’une rétrofusée quelques mètres avant de toucher le sol. Malgré ces diverses méthodes de freinage, le témoignage de certains astronautes compare l’impact final de leur capsule à un accident de voiture à vitesse modérée, supportable, mais pas agréable à subir.

Jusqu’à présent, les objets posés sur Mars sont très légers (environ une tonne) en comparaison avec ce que serait un véhicule interplanétaire habité. Et ils n’avaient pas besoin de repartir, contrairement au vaisseau d’une telle mission.

Pour Mars PathFinder, la NASA avait opté pour un système très élaboré d’airbags entourant complètement la sonde. Utilisés en complément des parachutes, ces ballons de gaz se sont gonflés quelques secondes avant l’arrivée au sol, permettant de se passer de contre-poussée de type propulsif grâce à plusieurs rebonds de l’ensemble du système. L’opération a été un beau succès, mais il est évident que cette méthode ne peut pas être envisagée pour une fusée habitée, même sur la Lune.

Dans le scénario de la NASA, les vaisseaux censés se poser sur Mars auraient une masse de plusieurs dizaines de tonnes. Il faudrait donc bien plus que quelques parachutes pour freiner un tel engin et surtout des rétrofusées puissantes et fiables. Un scénario envisagé par SpaceX consiste à affronter la légère atmosphère de Mars avec le maximum de portance du vaisseau en le faisant descendre obliquement par rapport au sol (comme le faisaient les navettes à l’époque) et en effectuant une dernière manœuvre de redressement pour l’amarsissage proprement dit. Cette approche implique de recouvrir une face entière du vaisseau d’un bouclier thermique et est autrement plus complexe qu’une simple descente à la verticale comme celle de la fusée du professeur Tournesol.

Dans un film d’animation tout est très facile.

Résumé des précédentes missions vers Mars

Le tableau de la page suivante propose un résumé de toutes les missions vers Mars ayant eu lieu depuis le 10 octobre 1960 jusqu’à présent.

Il faut le reconnaître : plus le temps passe, plus les missions sont des succès. Qui plus est les quatre premières missions soviétiques de 1960/62 et la première américaine de 1962 ont été perdues au décollage : elles ne peuvent donc pas être vraiment considérées comme des échecs liés à l’ensemble du programme (voyage et/ou mise en orbite finale).

Nous remarquons aussi que les Soviétiques ont un taux d’échecs très supérieur à celui de leurs concurrents étasuniens : sur 17 missions, 2 succès, 15 échecs dont 4 partiels. La NASA a lancé 21 missions : 16 succès, 5 échecs dont 3 partiels. Une compétition largement remportée par les Américains, même s’il faut mettre à l’actif des Soviétiques le premier objet humain à toucher le sol martien.

Soulignons encore que la Chine, en collaboration avec la Russie, a raté son unique mission avant 2020 vers Mars et que cette dernière, contrairement à l’époque soviétique, n’en a pas tenté d’autre toute seule.

Les Chinois se sont en revanche alliés à l’ESA pour mener à bien la première phase d’ExoMars, laquelle s’est révélée être un demi-succès : en 2018, suite à une erreur de calcul, l’atterrisseur européen Schiaparelli s’est écrasé sur le sol martien, tandis que l’orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter a réussi sa mise en orbite et étudiera les gaz de l’atmosphère de Mars jusqu’en 2022.

L’Inde a réussi sa seule et unique mission, tandis que le Japon a raté la sienne.

Concluons : 17 missions ont été perdues, soit lors de la tentative de mise en orbite autour de Mars, soit lors du contact avec le sol. Cela représente tout de même plus d’une mission sur trois ayant rencontré des problèmes insolubles lors de ces deux phases cruciales.

2020, année de la rédaction de ce livre, est une année de rapprochement de Mars et la Terre, donc de lancements de plusieurs missions vers notre voisine.

Nous venons de voir que l’ESA a dû remettre de deux ans sa mission commune avec Roscosmos pour des questions de délai non tenus dans la préparation de la mission.

La Chine a lancé sa première mission vers notre voisine Tianwen-1 (Questions au Ciel) le 23 juillet 2020 depuis le centre spatial de Wenchang sur l’île de Hainan. Il s’agit d’une ambitieuse mission double qui vise à mettre une sonde en orbite de la planète tout en larguant un engin au sol équipé d’un robot téléguidé qui explorera le sol durant trois mois au moins et y effectuera des analyses. Tout semble indiquer qu’une course vers Mars est en train de s’établir entre la NASA et la CNSA, un peu comme celle vers la Lune qui vit s’affronter USA et URSS dans les années 1960. L’histoire n’est qu’un éternel recommencement, comme disait si bien Thucydide il y a vingt-cinq siècles.

Nouveaux venus dans le domaine spatial, les Émirats arabes unis ont aussi profité de l’année de rapprochement de la Terre et de Mars pour réaliser une grande première au Moyen-Orient dans le domaine de l’exploration spatiale. Leur mission Al-Amal (Espoir) a décollé sans problème depuis le centre spatial de Tanegashima au Japon le 20 juillet 2020 et vise à envoyer sur notre voisine une sonde orbitale météorologique destinée à travailler en appoint à MAVEN, la sonde de la NASA qui étudie l’atmosphère de Mars depuis 2013 et est encore en activité.

Au moment où nous rédigeons ces pages, il nous est bien sûr impossible de savoir si ces missions parviendront à atteindre leurs objectifs.

Toutes ces missions sont évidemment des missions non habitées. Une mission habitée devrait réussir une mise en orbite parfaite et une descente vers la surface de Mars d’autant plus périlleuse que pour l’instant ce ne sont que des petits objets qui se sont posés là-bas.

VOYAGER VERS MARS :
LA RÉALITÉ AU QUOTIDIEN

Pour nous faire une petite idée de ce qui attendrait les martionautes après le décollage de leur vaisseau interplanétaire et en ne considérant que le voyage d’aller, il faudrait s’imaginer vivre pendant six à sept mois dans un espace équivalent à un petit appartement quasiment aveugle en compagnie de trois autres personnes (la plupart des scénarios tablent sur un équipage composé de quatre membres).

Cette sévère promiscuité durant un semestre ou plus, nous en avons eu un aperçu au début 2020 lors du confinement dû au coronavirus. Il aura fallu à peine plus de deux mois pour qu’un grand nombre d’entre nous apprenions à nos dépens qu’il est difficile de partager, presque vingt-quatre heures sur vingt-quatre, l’espace connu avec les personnes aimées – conjoints, enfants, parents. Dans ces espaces de vie quotidienne que nous avons aménagés nous-mêmes avec soin, il y a de la place pour se déplacer, des pièces pour s’isoler, des fenêtres pour regarder à l’extérieur. Pourtant, quelques semaines ont suffi pour mettre à rude épreuve nos relations humaines, patiemment stabilisées pendant des années d’une vie en commun que nous avons voulue.

Il en irait tout autrement pour l’équipage qui partirait vers Mars.

Bien sûr, en cas d’arrivée heureuse et d’amarsissage réussi, il serait loisible aux membres d’équipage de sortir plus ou moins régulièrement de leurs habitats pour effectuer des prélèvements sur le sol martien ou réaliser des expériences scientifiques. Mais ces sorties ne se feraient pas comme on sort de chez soi, elles seraient longues à préparer et devraient être de courte durée dans un milieu extrêmement hostile. Rien à voir avec une heure de sport en plein air dans les rues proches de nos domiciles.

Projets et études en cours

Quatre grands projets ou associations ont des ambitions dans le domaine de l’envoi d’humains sur Mars.

NASA

Le projet de la NASA d’envoyer des hommes et des femmes sur Mars est connu sous le nom générique de Moon to Mars (De la Lune à Mars) ou Pathways To Mars (Les chemins vers Mars). Cette vaste et ambitieuse mission qui s’étalera sur les décennies à venir dépend du retour des Américains sur la Lune d’ici 2024 (mission Artemis). Contrairement aux missions Apollo, le premier équipage lunaire sera mixte.

Après Apollo 17 en 1972, d’autres projets de nouvelles explorations lunaires habitées ont été lancés, mais aucun d’entre eux n’a été mené à terme. En 1989, le Space Initiative Exploration (SIE) prévoyait d’installer une base habitée dès 2003 sur la Lune. En 2004, le Constellation Program envisageait des missions de longue durée sur notre satellite dès 2020, mais sera abandonné en 2010, faute de moyens financiers. De cet ambitieux projet, seul subsiste encore le concept des vaisseaux Orion, ou CEV en anglais pour Crew Exploration Vehicule (véhicule d’exploration avec équipage). C’est à bord d’un vaisseau Orion spécialement aménagé et agrandi que la NASA compte aller un jour sur Mars. Les différents modules de cet Orion augmenté seraient mis en orbite par une fusée de type lanceur lourd comme le furent à l’époque les Saturn V des missions Apollo, le SLS (Space Launch System) pesant la bagatelle de 3000 tonnes.

Toutes ces remises à plus tard ou ces annulations pures et simples d’ambitieux projets spatiaux prouvent à quel point il est difficile d’avoir une visibilité claire et précise sur l’avenir de la conquête spatiale, même en ce qui concerne notre satellite, si proche de nous et que la NASA a déjà visité.

Pourtant, la quête de Mars reste bel et bien présente dans les objectifs à moyen et long terme de l’agence spatiale américaine. Car si dans un premier temps Artemis prévoit d’installer l’être humain sur la Lune en 2024, ce n’est que pour mieux préparer le voyage vers Mars et pouvoir tester les appareils, les techniques et les matériaux nécessaires à une telle entreprise. La date d’un premier vol habité vers Mars reste une donnée très floue : « one day », peut-on lire sur le site de la NASA, car tout dépendra de la bonne marche de la mission lunaire Artemis. Et comme d’habitude, les délais sont difficiles à respecter ou à planifier avec précision. Ainsi, le premier lancement du SLS, pièce angulaire de tout le programme, prévu initialement en 2017, a dû être reporté à 2021.

Il nous faut préciser ici que la NASA envisage une première mission habitée vers Mars sans descente au sol (comme lors des premières missions Apollo autour de la Lune). Pendant ce séjour autour de Mars, l’équipage pourrait faire de multiples observations de la surface martienne. Le départ et l’arrivée se feraient à partir de la Lune. Cette mission étant une étape préliminaire à l’exploration de Mars et pas une tentative d’amarsissage ou de colonisation de la planète, nous n’entrerons pas dans de plus amples détails à son sujet.

Outre les missions déjà évoquées, la NASA a lancé avec succès la sienne le 30 juillet 2020 depuis la Cape Canaveral Air Force Station en Floride. Mars Perseverance Rover comprend, entre autres, un complexe projet d’exploration de la surface martienne.

Le rover qui va y être déposé doit étudier les éventuelles traces de vie microbienne dans un lointain passé de la planète rocheuse. Perseverance est un rover pesant l’équivalent d’une petite voiture (1 tonne) doté de six roues et d’un bras articulé capable de forer le sol de Mars et d’en récolter des échantillons intéressants dans la quête d’une trace de vie ancienne sur la planète. Ces échantillons seront ensuite placés dans trois endroits protégés, des « caches » selon les propres termes de la NASA ou, tout simplement, déposés à la surface. Ce point n’est pas très clair, car ce qui est écrit sur leur site ne correspond pas à ce que montre le petit film d’animation décrivant la récupération des échantillons. Il est prévu de les ramener sur Terre en 2031 grâce à deux missions complémentaires.

Cette mission est très importante dans la perspective d’une future arrivée de l’être humain sur le sol de Mars. Car en plus de la récolte d’échantillons, l’agence précise que cette mission doit aussi permettre de : « […] tester une méthode de production d’oxygène à partir de l’atmosphère martienne, d’identifier d’autres ressources (telles que l’eau souterraine), d’améliorer les techniques d’amarsissage et de définir les conditions météorologiques, la poussière et d’autres éléments environnementaux qui pourraient potentiellement affecter les futurs martionautes vivant et travaillant sur Mars. »

Voici du concret et du très intéressant pour l’avenir. Mais un avenir lointain, car les résultats de cette mission prendront du temps à être évalués et analysés. Ils permettront certainement d’améliorer la conception des matériaux et des technologies à utiliser sur Mars, mais ce n’est pas pour tout de suite. Si tout se passe bien, il faudra non seulement compter dix ans pour le retour des échantillons sur Terre, mais il faudra aussi attendre leur analyse par différents laboratoires spécialisés de haute sécurité bactériologique (P4), soit vraisemblablement une année ou deux de travail.

En ce qui concerne la récupération et le retour sur Terre des échantillons de Perseverance, l’agence étasunienne qui jouit d’une indéniable expérience dans l’envoi d’orbiteurs ou d’engins au sol sur Mars propose un scénario des plus originaux. Elle prévoit deux missions supplémentaires (et complémentaires) entre 2026 et 2031. Une première mission posera au sol un nouveau rover capable de collecter les échantillons au moyen d’un complexe bras articulé, le Sample Fetch Rover (rover collecteur d’échantillons). Ce rover sera aussi en mesure de les charger dans un conteneur situé à l’intérieur d’une petite fusée, la Mars Ascent Vehicle (véhicule d’ascension de Mars). Celle-ci, premier objet fabriqué par les terriens à décoller d’une autre planète que la nôtre, se mettra en orbite de Mars dans l’attente de la deuxième partie de l’opération.

Cette deuxième mission aura pour objectif de récupérer en orbite martienne la boîte contenant les échantillons et de la ramener sur Terre. Des propres aveux d’Austin Nicolas, ingénieur chef de la mission MSR (Mars Sample Return ou retour des échantillons martiens) du Jet Propulsion Laboratory, « c’est compliqué ». Nous le croyons sur parole. La NASA collabore avec l’ESA à la réussite de cet incroyable projet et compte beaucoup sur ce partenariat pour résoudre à deux les nombreux problèmes technologiques et scientifiques qu’exigera cet exploit inédit dans l’histoire de l’astronautique.

Pour l’instant, le seul matériel extraterrestre que nous soyons parvenus à ramener sur Terre sont les roches lunaires des missions Apollo, des particules de vent solaire récupérées par la mission Genesis entre 2001 et 2004, et des échantillons de l’astéroïde géocroiseur Itokawa par la sonde Hayabusa (retour sur Terre en 2010). L’exploit de la sonde Hayabusa a été rendu possible par la gravité très faible d’Itokawa (1/100 000 de celle de la Terre) : la sonde ne se posa pas réellement, mais s’approcha de l’astéroïde et le percuta avec un petit projectile pour éjecter des fragments qu’elle récupéra avant de revenir sur Terre.

Dans le cas des roches lunaires, la collecte de celles-ci a été grandement facilitée par le travail des astronautes. Le geste de ramasser des cailloux et les mettre dans un conteneur nous semble extrêmement simple à réaliser, mais il ne le sera pas autant lorsque des robots devront l’effectuer sur une autre planète.

Nous souhaitons à la NASA et à l’ESA bonne chance et pleine réussite, mais en regardant le film d’animation déjà évoqué, on ne peut qu’être stupéfiés par la quantité d’innovations que tout ce projet induit et la complexité notoire de certaines phases du retour sur Terre de la précieuse boîte contenant les échantillons.

Concluons en saluant à sa juste valeur la prudence de la NASA quant à ses projets martiens. La méthode qui consiste à tester d’abord sur la Lune ce qui pourrait être envoyé sur Mars et à ramener sur Terre des échantillons pour vérifier la non-toxicité des roches martiennes démontre si besoin était que la réalisation d’une telle aventure va demander de résoudre bon nombre d’imprévus et prendre encore « quelques années ». Tout dirigeant ou directeur d’agence spatiale sérieux, tout scientifique qui se respecte et tout technicien ayant un minimum d’expérience dans le domaine astronautique sait pertinemment que pour mener à bien de tels projets il ne sert à rien de vouloir brûler les étapes.

Surtout en ce qui concerne les vols habités.

De plus, la NASA étant de nos jours la seule agence spatiale ayant réussi à envoyer des êtres humains au-delà de l’orbite terrestre basse, elle sait ce que de telles entreprises coûtent. Non seulement en termes technologiques et humains, c’est-à-dire temporels, mais aussi en termes bassement matériels, c’est-à-dire financiers. Nous le verrons à la fin de cette partie, c’est le nerf de la guerre et il est plus que jamais au centre de la conquête de Mars.

THE MARS SOCIETY

Cette société a été fondée en 1998 par le Dr Robert Zubrin. Elle se définit elle-même comme étant : « […] la plus grande et la plus influente organisation au monde de promotion de l’espace dédiée à l’exploration humaine et à la colonisation de la planète Mars. »

Contrairement à Mars One dont nous parlerons ensuite, cette organisation ne propose pas de projet concret de voyage humain vers Mars ou de colonisation de la planète. Sa feuille de route Mars Direct énumère les étapes d’une possible mission habitée sur Mars, mais sans entrer dans des détails précis et sans proposer un quelconque agenda.

Néanmoins, The Mars Society promeut activement la création d’un réseau mondial d’encouragement à toute initiative ou projet allant dans ce sens. Ce réseau se divise en chapters, c’est-à-dire en associations nationales ; à l’heure actuelle elles sont presque une quarantaine.

Elle a aussi mis en place deux projets de simulation de vie sur Mars, l’un au pôle Nord (Flashline Mars Arctic Research Station) et l’autre dans le désert de l’Utah (Mars Desert Research Station). Nous ne doutons pas du sérieux de ces expériences, mais comme nous le verrons un peu plus loin au sujet de l’expérience similaire Mars 500, il est très difficile d’évaluer l’intérêt réel de ces simulations de vie en condition pseudo-martienne pour la simple et bonne raison qu’elles se déroulent… sur Terre.

The Mars Society a aussi mis en ligne une Marspedia, sur le modèle de Wikipedia. Si cette initiative a le mérite d’exister, le moins que l’on puisse dire est qu’elle en est encore au stade embryonnaire et mériterait un sérieux effort de rédaction de contenu pour devenir une véritable encyclopédie sur la planète, les moyens de s’y rendre et les diverses manières de la peupler.

Signalons aussi un joli projet proposé sur le site de The Mars Society depuis le 11 février 2020 : un concours de dessin

de la première ville d’un million d’habitants sur Mars. Il s’agirait en fait d’une cité-état la plus autosuffisante possible, ce qui permettrait de minimiser les importations de la Terre. Il y avait tout de même 10 000 dollars à gagner pour le/la vainqueur du concours, mais le délai d’envoi des projets étant bouclé à juin 2020, il sera bien sûr trop tard pour y participer lorsque vous lirez ces lignes. Il sera en revanche intéressant de se rendre sur le site marssociety.org pour admirer les dessins primés.

Ceci dit, passer de beaux dessins à la réalité est une tout autre histoire. Construire une ville d’un million d’habitants sur une planète déserte dénuée d’infrastructures telles que les réseaux d’eau et d’électricité, des routes et d’un système d’évacuation des déchets, pour ne citer que ces exemples, ne serait pas aisé. Même en transportant les habitats et tout leur ameublement par cargo, il faudrait tôt ou tard installer ces infrastructures et bien d’autres, ne serait-ce que les bases d’amarsissage des vaisseaux de transport de fret ou les usines de fabrication des ergols sur place. Sur Terre, même un chantier de maison préfabriquée est un travail délicat qui demande de gros efforts physiques. Qu’en serait-il pour des personnes devant travailler engoncées dans des combinaisons encombrantes et fragiles dont la moindre déchirure entraînerait une mort instantanée ?

The Mars Society est une association de personnes motivées et actives pour rendre possible le voyage vers Mars et nul doute que le travail de mise en réseau qu’elle effectue contribue grandement à maintenir vivant le rêve d’y parvenir un jour.

MARS ONE

Fondé en 2011, le projet de Mars One vise la colonisation de Mars. Comme The Mars Society, ce projet n’existe qu’en tant qu’organisation de personnes ayant sa plus grande visibilité sur internet.

La colonisation de Mars se ferait graduellement et en deux étapes majeures. Dans un premier temps, il s’agirait d’envoyer des missions non habitées qui prépareraient le terrain pour l’arrivée des humains. Après avoir installé un satellite de communications en orbite de Mars, un rover y serait envoyé pour repérer le meilleur endroit pour l’établissement de la colonie. Dès 2029, six missions cargo non habitées seraient envoyées sur place avec un deuxième rover et les unités d’habitation. Puis, après un vol de 210 jours, les premiers habitants de Mars y poseraient le pied en 2032.

Les personnes qui partiraient là-bas seraient appelées à ne plus jamais revenir sur Terre. Cette astuce consistant à ne prévoir que des voyages d’aller simple permettrait de réduire grandement la complexité de toute l’opération.

Les responsables de ce projet préfèrent l’appeler mission et la présentent comme étant encore en phase A. La sélection des futurs Martiens a commencé dès 2013 et passe actuellement en 3e ronde avec une centaine de volontaires sélectionnés. Le plus grand problème qu’affronte encore Mars One est la collecte de fonds. Même si d’intéressantes images de synthèse sont d’ores et déjà proposées sur leur site, ce n’est qu’à la fin de la phase A que seront connus précisément les technologies et les appareils nécessaires à la réalisation de la mission, donc son coût global et les besoins financiers qu’elle nécessite. Mars One n’est financée que par des dons qui s’élèvent depuis 2011 à 1 million de dollars US (chiffre donné sur leur site web à ce jour). Le coût total de l’arrivée des quatre premiers martionautes est estimé par Mars One à 6 milliards de dollars. Sans un sérieux coup d’accélérateur du côté des donateurs, il faudra à ce rythme 45 000 ans pour réunir la somme nécessaire…

À lire les différents documents que propose le site de Mars One, on comprend qu’aller sur Mars n’est pas une mince affaire et en ce sens nous ne pouvons que féliciter cette association de ne pas vendre la peau de l’ours avant de l’avoir tué et de ne pas se bercer d’illusions quant à la difficulté de l’entreprise, notamment du voyage. Néanmoins, leur feuille de route est fixée et, selon leurs plans, une première mission de démonstration devrait décoller en 2022. Elle emporterait sur Mars un atterrisseur doté, entre autres, d’un système de transmission vidéo et d’un dispositif permettant de constater si l’on peut extraire de l’eau du sol martien.

Mars One est une association non gouvernementale, internationale et apolitique.

SpaceX

En 2016, lors du Congrès International d’Astronautique, SpaceX, par la voix de son CEO, Elon Musk, annonçait un premier vol non habité vers Mars en 2018 de la capsule Dragon 2 et des voyages habités pour 2026. Jusqu’à présent, le seul objet que SpaceX ait envoyé vers Mars est la fameuse Tesla décapotable déjà évoquée.

Nous ne développons pas davantage dans ce chapitre les projets de SpaceX, car ils ne présentent concrètement que le vaisseau envisagé pour le voyage (réservoir, mode de propulsion, type de moteur, structure du vaisseau). Ce ne sont là que des questions strictement astronautiques. Le projet n’aborde pas du tout la problématique de la protection des voyageurs ni celle de l’organisation d’une future base martienne.

Nous reviendrons sur cette intervention de 2016 et sur les projets de SpaceX dans la dernière partie de ce livre.

Quel vaisseau pour quel équipage ?

Hormis la distance, donc le temps de voyage pour aller sur Mars, la question la plus complexe à résoudre est actuellement celle du mode de déplacement, c’est-à-dire du véhicule utilisé pour parcourir des centaines de millions de kilomètres à l’aller et tout autant au retour (si retour il y a). Des véhicules qu’aucune agence spatiale ou entreprise privée n’a encore produits.

La plus convaincante expérience que nous ayons aujourd’hui de longs séjours dans l’espace est celle de l’ISS, la Station spatiale internationale. Mais il ne s’agit pas d’envoyer une station de ce type sur Mars. Qui plus est, l’ISS est un lieu très proche de nous, puisqu’elle tourne à seulement 400 km du sol terrestre. Néanmoins les problèmes logistiques sont comparables à ceux qui attendraient les voyageurs vers Mars, exception faite de l’énorme avantage qu’a l’ISS sur une mission martienne : la station est réapprovisionnée régulièrement en biens périssables ou matériel de maintenance.

Sur l’ISS, les besoins sont estimés à 1 kg de nourriture par personne et par jour et à 11 litres d’eau (consommation et hygiène). L’eau peut être recyclée à 93 %, ce qui est un grand avantage puisque ce recyclage permet de ne pas surcharger la fusée au départ avec un produit qui se perdrait définitivement pendant le voyage. Nous verrons un peu plus loin que cela pose par contre un important problème d’un tout autre ordre. Pour un équipage composé de quatre personnes et une mission de trois ans, cela représente environ 4,4 tonnes de nourriture et 3,4 tonnes d’eau, pour les seuls besoins de base des astronautes. Sur une fusée qui devrait peser plusieurs dizaines de tonnes, c’est plausible, pour autant que les habitats martiens, les rovers et d’autres équipements scientifiques soient partis précédemment lors de vols automatisés, car tout ce fret rendrait le vaisseau beaucoup trop lourd.

L’envoi de ces vaisseaux-cargos indépendants de la mission habitée est donc incontournable. Ceci rend plus complexe toute l’aventure, mais surtout beaucoup plus coûteuse et longue à mettre en place. Nous le savons depuis les missions lunaires, la construction d’appareils destinés à l’exploration spatiale est longue et fastidieuse. Elle demande une précision absolue, des matériaux de toute première qualité et soigneusement stérilisés. Elle nécessite aussi un grand soin apporté aux différentes étapes d’assemblage pour ces véhicules hors du commun. Mais combien de vaisseaux-cargos faudrait-il pour transporter tout ce matériel ? Impossible de le savoir. Quelle que soit leur capacité, il y a fort à parier qu’un ou deux ne suffiraient pas. Difficile aussi d’imaginer quelle technologie serait utilisée.

Une autre énigme fort complexe et loin d’être résolue est celle de la composition de l’équipage. L’équipage serait certainement composé de quatre personnes, mais de quel sexe, quels âges, quelles formations ? Ici aussi, peu de réponses sont apportées par les divers projets en cours. Partons du principe que quatre personnes est un bon chiffre et considérons un instant l’aspect géographique des lieux où devraient vivre les martionautes pendant six mois pour le voyage aller.

Nous venons de le dire, il est impossible d’envoyer là-bas un vaisseau équivalant à la Station spatiale internationale (à terme, la NASA envisage néanmoins l’installation d’une petite station orbitale autour de Mars, mais ceci est une autre histoire). À voir le schéma du DST (Deep Space Transport) que la NASA a mis en ligne (image page suivante), les lieux de vie seraient réduits au plus strict minimum, comprenant trois ou quatre modules assemblés en orbite terrestre (ou sur la Lune), dont le principal serait l’habitacle proprement dit. Cet habitacle est divisé en deux étages et a un volume total d’environ 100 m3 (25 par personne), cabines privatives comprises. Ces cabines seraient des lieux dans lesquels les voyageurs pourraient se retirer pour dormir ou prendre un peu de repos de temps à autre. Un espace intime et personnel pour se retrouver dans un cocon reposant.

Tout est étudié pour occuper le moins de place possible et le DST ressemble à un appartement peu spacieux où les quatre martionautes devraient vivre en bonne entente pendant près d’une année, six à sept mois à l’aller, peut-être un peu moins au retour.

En comparaison, l’ISS ressemble à une belle maison avec jardin. En effet, à son bord il existe différents modules séparés par des couloirs-sas. Lorsque les astronautes ont vraiment besoin de rester seuls, ils ont tout loisir d’aller ailleurs pour avoir un certain sentiment d’éloignement de leurs collègues. De plus, il y a des zones dédiées à des activités précises (gymnastique, expériences scientifiques, réserves de nourriture, modules de rangement, zone de sommeil, etc.).

Le jardin de l’ISS ? L’espace extérieur dans lequel il faut parfois se rendre pour des opérations de maintenance ou de réparation. À bord du vaisseau martien, rien de tel : où que l’on soit, quoi que l’on fasse, on serait toujours à courte distance d’un ou d’une collègue. Cette géographie de la promiscuité et du confinement continuels ne serait pas facile à gérer à long terme. Des milliards de Terriennes et de Terriens l’ont découvert à leurs dépens au début de 2020, Covid oblige. Et bien sûr, en route vers Mars, pas question de sortir du véhicule.

Comment serait vécue cette première grande épreuve de vie à plusieurs, loin de tout et isolés dans ce monde extrême qu’est l’espace interplanétaire ? Bien difficile de faire des pronostics fiables. Nous allons le voir en analysant succinctement l’expérience Mars 500.

L’expérience MARS 500

De nombreuses simulations de confinement plus ou moins long dans des pseudo-vaisseaux spatiaux ont été menées sur Terre depuis la fin des années 1960. La toute première a été réalisée par les Soviétiques en 1968. Plus près de nous, Mars 500 est certainement l’expérience ayant eu le plus grand retentissement international. Elle a eu lieu dans les locaux de l’IBMP, l’Institut biomédical de l’Académie des Sciences russe, au nord de Moscou, sous l’égide de l’ESA et de Roscosmos.

Ce programme s’est déroulé en deux parties : une première phase test de 105 jours entre mars et juillet 2009 et l’expérience principale de 520 jours entre avril 2010 et novembre 2011. Les deux ont été menées à bien par des équipages uniquement masculins, âgés entre 28 et 40 ans. Les résultats de ces deux programmes d’isolation ont été jugés positifs et encourageants en vue de missions spatiales de très longue durée.

Concernant l’expérience de 520 jours, le Français Romain Charles, l’un des participants, explique : « […] il serait faux de dire qu’en 520 jours aucune tension n’est survenue entre un ou plusieurs des membres. […] Nous sommes restés unis malgré de petites tensions qui s’expliquent par nos cultures et éducations différentes. On a toujours réussi à trouver des compromis. »

Sans vouloir minimiser la valeur de cette expérience unique en son genre, il nous faut signaler quelques données importantes. Sur Terre, il est impossible de simuler l’apesanteur, ce qui nous prive de résultats médicaux probants sur toutes les questions biologiques telles que la résistance musculaire, cardiaque, osseuse, donc leurs conséquences psychiques. Impossible aussi de simuler les radiations solaires et cosmiques, et l’impact de ces agressions sur les organismes humains pendant un si long laps de temps.

Cinq cent vingt jours peuvent sembler beaucoup, mais ils ne représentent que dix-sept mois, c’est-à-dire environ la moitié de la durée d’un véritable aller-retour sur Mars de près de trois ans. L’effort est louable, mais on ne saurait déduire les performances d’un coureur de 1500 mètres en ne l’évaluant que sur 800 mètres.

De plus, ces expériences ne pouvant à ce jour se dérouler que sur Terre, elles ne permettent pas de simuler le véritable impact psychologique sur les membres d’équipage qu’aurait l’éloignement encore jamais vécu par des êtres humains de leur planète d’origine. Malgré l’astuce consistant à décaler peu à peu la durée de réponse avec l’extérieur (pour simuler l’éloignement du vaisseau de la Terre) et l’impossibilité de se connecter à internet, de regarder la télévision ou de communiquer facilement avec sa famille ou ses proches, il n’est pas possible de savoir comment réagiraient les premiers êtres humains à voir diminuer la taille de notre planète bleue jusqu’à devenir un petit point lumineux dans le ciel noir de leurs petits hublots (s’il y en a sur le vaisseau, le projet du DST de la NASA ne semble pas en inclure). Comment évaluer de manière sensée la pression psychologique que devraient endurer ces personnes confinées dans un minuscule vaisseau entouré d’un immense vide sombre ?

Dans le cadre de Mars 500, en cas de pépin médical grave ou de conflit relationnel important, il était toujours possible de récupérer le malade ou les antagonistes. L’expérience pouvait être interrompue avant que l’on n’en vienne aux mains, ce qui faussait tout l’aspect psychologique de vie en commun dans un espace réduit. De même, aucun des participants n’avait à effectuer de tâches réellement vitales pour le groupe, ce qui enlevait également un facteur de stress extrême que subiraient en plein les membres de l’équipage.

Face à la situation réelle de martionautes seuls et vulnérables, conscients qu’aucune mission de sauvetage ne pourrait leur venir en aide en cas de problème majeur, comment se fier à de telles expériences au sol ?

Pour avoir une idée visuelle et comprendre à quel point l’expérience Mars 500 a été loin de simuler vraiment un voyage vers Mars, voici mis côte à côte le module Zvezda de l’ISS et le salon de détente des participants à l’expérience russe.

Ces deux espaces de vie sont très dissemblables et l’aspect boisé très chaleureux de Mars 500, lieu accueillant et apaisant, ne pourrait bien sûr pas être reproduit dans le véhicule en partance pour Mars. Il y a fort à parier que ce dernier ressemblerait comme deux gouttes d’eau au module Zvezda, rempli d’équipements nombreux, complexes et variés, et où le moindre espace est utilisé.

Quel que soit le nombre de personnes, leur genre ou leur âge, une fois la Lune quittée, la survie de tout l’équipage dépend des compétences réelles de chacune des personnes. Une seule erreur de l’une d’entre elles peut compliquer la mission tout entière. Comment réagiraient ces êtres humains en constatant des signes de faiblesse, de fatigue ou de nervosité chez l’un ou l’autre membre d’équipage ? Les « compromis » dont parle Romain Charles seraient-ils aussi faciles à trouver lorsque l’on voyage à des dizaines de millions de kilomètres de la planète bleue et que sa vie peut dépendre de l’anxiété ou de la fatigue accumulée d’un ou de plusieurs collègues ?

Une des plus importantes conclusions de Mars 500 a été que le commandant de l’équipage doit être irréprochable. On pouvait s’en douter. S’il est peut-être facile d’évaluer sur notre bonne vieille Terre quelle personne est la plus adéquate pour ce rôle primordial, comment être sûr qu’elle saurait tenir son rang dans des conditions aussi rudes et inédites ?

Cela dit, nous ne nous permettrons pas de sous-estimer l’intérêt de Mars 500 et d’autres expériences similaires. Elles nous fournissent les premières analyses psychologiques de vie confinée à plusieurs pendant de longs mois. Elles mettent aussi en évidence les principaux écueils auxquels devraient faire face des êtres humains qui, même surentraînés, n’en restent pas moins vulnérables et ne sont pas foncièrement meilleurs que les autres, plus altruistes ou plus doués d’une infinie patience. Dans des conditions extrêmes de survie, il est fatal que surgissent des tensions et ces expériences posent néanmoins les premiers jalons d’une réflexion plus que nécessaire pour la préparation d’une mission habitée vers Mars.

Il n’en demeure pas moins que la seule expérience fiable serait le voyage proprement dit.

Promiscuité, sexualité, etc. : le facteur humain

Tout ce qui vient d’être dit ne nous apprend toujours pas combien de personnes partiraient. Ni si l’équipage serait mono ou multigenre. Une chose est sûre, les martionautes devraient vivre pendant environ trois ans dans des conditions de promiscuité terriblement contraignantes.

Un grand nombre d’entre nous avons fait l’expérience ou connaissons des proches ayant vécu les merveilleuses heures de délassement que sont ces croisières en bateau estivales, commencées dans la meilleure des ambiances possibles, flûtes de champagne à la main. Mais au fil des jours et des nuits, des frictions surviennent qui finissent 99 fois sur 100 par aboutir, plus ou moins rapidement, à des moments difficiles, voire à des contacts très tendus, pour ne pas dire plus. Lorsque notre espace vital est réduit à sa partie congrue, nos pires instincts de défense ressurgissent rapidement, vifs et cinglants comme l’éclair. Le tout à l’air libre et sous un beau soleil doré.

Il va de soi que les personnes qui partiraient vers Mars ne seraient pas des plaisanciers de juillet sur la Grande Bleue. Sortis vainqueurs d’un long et scrupuleux processus de sélection, soumis à une vaste batterie de durs entraînements physiques et psychologiques, tout serait fait pour qu’ils n’en viennent pas aux mains pour des questions triviales. Néanmoins, les spécialistes de la question savent bien que le facteur humain joue un rôle essentiel dans la vie dans l’espace.

Bien que les durées soient bien plus réduites que celle d’une mission martienne, la seule vraie expérience que nous ayons à l’heure actuelle de longs séjours dans l’espace est celle des stations spatiales ayant existé ou encore en fonction : les stations soviétiques Salyut, suivies de Mir (retombée sur Terre en 2001), et SkyLab puis l’ISS de la NASA.

Plus grand objet placé en orbite terrestre par l’humanité et occupée en continu depuis l’an 2000, l’ISS nous fournit un grand nombre de données sur la gestion de la vie à plusieurs dans l’espace. Mais les séjours des différents astronautes de l’ISS ne dépassent que très rarement six mois. Le plus long a été réalisé par le Russe Valeri Poliakov sur Mir, 14 mois entre 1994 et 1995. La femme étant restée le plus longtemps en orbite est l’Américaine Christina Koch, 328 jours, redescendue de l’ISS le 6 février 2020.

Nous sommes vraiment très loin de la durée d’une mission aller-retour sur Mars (dans le cas de Valeri Poliakov, un peu plus d’un tiers).

Les astronautes ayant fait des séjours réguliers sur Salyut ou l’ISS vous diront que lorsqu’il s’agit de partir pour trois mois, pas de problème, on s’arrange. Quand la mission est prévue pour durer six mois on se soucie davantage de savoir qui seront les collègues de la mission sachant que six mois peuvent sembler très longs en cas d’incompatibilité d’humeur. Et si la mission doit durer davantage, la moindre étincelle peut mettre le feu aux poudres, et le feu, c’est bien connu, n’est pas recommandé dans l’espace. Une anecdote raconte que cette étincelle peut être déclenchée par ce collègue qui systématiquement pressait son tube de dentifrice par le milieu…

En 1982, les cosmonautes Valentin Lebedev et Anatoly Berezovoy ont passé 211 jours tout seuls à bord de Salyut 7. Au bout d’un certain temps, ils ont fini par se retrouver dans un tel état d’exaspération mutuelle qu’ils ne se sont plus adressé la parole pendant plusieurs semaines. Des relations tendues entre collègues affectent toujours la qualité du travail, le rendement des deux cosmonautes soviétiques fut sérieusement mis à mal. On se doute bien que les responsables de ces importantes missions spatiales préfèrent ne pas communiquer sur ce genre d’épisodes. En l’occurrence, le grand public n’a découvert que bien des années plus tard la relation tendue entre Lebedev et Berezovoy et leur incapacité à retrouver une certaine harmonie.

Autre petite anecdote savoureuse. Elle concerne le court voyage d’Apollo 17 vers la Lune, dernier de la série. En 1971, à son retour sur terre, l’astronaute américain Gene Cernan a avoué avoir regretté de ne pas avoir emporté des mots croisés tellement il s’était ennuyé pendant certaines phases de sa mission lunaire. La mission Apollo 17 a duré douze jours et Cernan étant devenu la onzième personne à fouler le sol de notre satellite naturel, on ne peut même pas l’imaginer seul et inoccupé dans l’orbiteur à attendre le retour de ses collègues de la Lune pour rentrer sur Terre.

Il faudra prévoir une jolie quantité de mots croisés et de sudokus pour partir sur Mars !

Last but not least, il existe une autre problématique susceptible de faire des étincelles, mais au sujet de laquelle la communication est pratiquement inexistante, celle de la sexualité dans l’espace.

Une seule affaire est connue dans ce domaine, sensible s’il en est. Celle de l’unique cas de relation amoureuse au sein de la communauté des astronautes recensée à ce jour. C’est au cours de leur entraînement en 1992 que se sont connus et sont tombés amoureux les astronautes américains Nancy Jan Davis et Mark C. Lee. Ils se sont discrètement mariés quelques semaines avant le départ pour l’ISS (mission STS-47) de la navette Endeavour. Lorsque la NASA a découvert le pot aux roses, il était trop tard pour les remplacer. La politique de la NASA interdisait déjà à l’époque à un couple marié de voler dans le même vaisseau pour d’évidentes raisons d’interférences relationnelles avec les autres astronautes à bord et par crainte de conflit de priorité en cas de problème grave (sauver son partenaire ou la mission…).

Dans un édifiant article intitulé Parlons de sexe dans l’espace, Daniel Oberhaus écrit en 2015 : « Lorsque vous essayez de comprendre comment survivre dans un environnement unique et hostile, se connaître au sens biblique se situe assez bas sur la liste des questions scientifiques pressantes auxquelles il faut répondre. Mais pas pour longtemps. »

En effet, l’option de mener des missions de moyenne à longue durée avec des couples mariés revient à l’ordre du jour. En 2018, il n’y avait que deux couples d’astronautes mariés aux États-Unis, Bob Behnken et Megan McArthur, et Karen Nyberg et Doug Hurley. Interrogés sur la question de voler ensemble, les deux derniers ne voyaient pas cette éventualité d’un bon œil. Peut-être parce qu’ils ont un enfant. Quoi qu’il en soit, à court terme, il va être difficile de mener des tests en situation réelle avec des couples lors d’une mission spatiale.

La connaissance biblique en situation d’apesanteur pose un autre problème. Lorsque tout flotte, toute poussée dans un sens fait s’éloigner en sens inverse l’objet (ou la personne) sur lequel cette poussée s’applique ainsi que l’auteur de la poussée. Ce qui complique quelque peu les ébats amoureux. En 2006, Vanna Bonta, actrice américaine et auteure de science-fiction, invente une combinaison spatiale double pour homme et femme, le 2Suit. Cet équipement enveloppant permet un accouplement plus facile en état de microgravité grâce à un grand rabat ventral rattachable par bandes velcro à la combinaison de son partenaire. Le 2Suit, en créant une sorte de cocon entre les deux partenaires devait ainsi régler ce problème. Vanna Bonta l’a testé au moins une fois avec son mari à bord d’un avion en chute libre, événement qui a eu à l’époque une certaine répercussion publique, essentiellement dans le monde de la mode et a été à l’origine de ce trait d’humour : « Le 2Suit est un petit pas pour la colonisation de l’Univers par l’humanité. » Mais à notre connaissance, la NASA ne semble pas avoir intégré le 2Suit à sa panoplie.

Quoi qu’il en soit, tout ce qui touche à la sexualité dans l’espace n’est pas facile à gérer. Même lorsque l’on tente de timides expériences, comme celle de Mme Bonta, les agences communiquent très peu à ce sujet. Est-ce une question taboue ? Peut-être pas, mais on marche sur des œufs dès qu’on l’aborde. En cas d’équipage multigenre, la question des relations sexuelles finira par se poser tôt ou tard, que ce soit pendant les voyages aller et retour, ou sur Mars.

Encore un mot au sujet de la facette moins biblique de la sexualité humaine. Un astronaute russe expliquait en 2012 à la journaliste Mary Roach : « Une amie me demande : comment faites-vous l’amour dans l’espace ? Je lui réponds : à la main ! » De son côté, l’astronaute américain Ron Garan confirmait que malgré le manque d’espaces privés à bord de l’ISS, il est toujours possible de trouver un moment de tranquillité.

Dans le cadre d’une mission longue de deux ou trois ans loin de la Terre, la question de ces doux moments de tendresse personnelle se pose, ne serait-ce qu’au niveau médical pour les voyageurs de sexe mâle. La conseillère de la NASA Marjorie Jenkins rappelait à Daniel Oberhaus qu’une diminution importante de l’éjaculation masculine peut, nous citons : « […] potentiellement être un facteur contribuant à la prostatite, c’est-à-dire l’inflammation et l’infection de la prostate ». Un certain nombre de cas ont été signalés, 23 cas de problèmes génito-urinaires sur 495 astronautes mâles (à fin 2019), ce n’est certainement pas une majorité, mais ce n’est pas négligeable. Pour ne pas ajouter un risque supplémentaire à tous les problèmes de santé que vont devoir affronter les martionautes dont nous parlons plus avant, il faudrait donc faire en sorte que pendant toute la durée de la mission, les martionautes mâles puissent régulièrement rendre hommage à Onan, autre personnage biblique.

L’hygiène à bord d’un véhicule spatial est aussi un problème qui mérite d’être signalé.

La plupart des personnes s’étant rendues à bord de l’ISS le disent : à l’arrivée, l’impact olfactif est à tout le moins remarquable. Et ce malgré la purification constante de l’air. Voici ce qu’expliquait en 2017 l’astronaute vétéran américain Scott Kelly : « Je visitais la prison du comté de Harris où il y a cette pièce qui sent la Station spatiale : mélange d’antiseptique, de déchets et d’odeur corporelle. Vous savez comment sur Terre, avec la gravité, les choses ont tendance à monter ou à descendre en fonction de leur poids par rapport à l’air ? Sur l’ISS, cela ne se produit pas, les odeurs peuvent donc persister. »

Tout le monde s’accorde à dire que la mauvaise odeur n’est plus perçue au bout de quelques jours. Il n’en reste pas moins que l’hygiène en apesanteur ne ressemble en rien à ce que nous connaissons sur Terre. Nous ne décrirons pas en détail à quel point des opérations aussi simples que se nettoyer le corps ou se laver les cheveux deviennent compliquées et longues à réaliser lorsque tout flotte autour de soi, y compris et surtout les gouttes d’eau.

De même, nous vous laisserons imaginer (un court instant) la méticuleuse suite de gestes à respecter pour faire ses besoins. Dans la toute petite pièce prévue à cet effet, impossible de se soulager sans contact direct avec des tubes (flexible pour les liquides, fixe pour le reste). Ici, pas le choix : il faut prendre des précautions bien précises pour que les fluides expulsés de nos organismes ne s’échappent pas. Il s’agit en effet de laisser l’endroit aussi propre que vous souhaitez le trouver en y entrant. Bien sûr, le désinfecter entièrement après utilisation. Malheureusement, il s’y produit parfois des accidents et des fuites qui… bon, restons-en là, vous avez compris l’essentiel, jetons un voile pudique sur cette délicate question.

Pas de douche à proprement parler, bien sûr, mais un nettoyage avec différents types de lingettes. En résumé, les personnes qui partiraient pour près de trois ans dans l’espace ont intérêt à ne pas être trop douillettes ni sensibles de l’odorat. Car ce qui est plus ou moins facile à tolérer sur l’ISS pendant six mois voire une année, constamment ravitaillée en matériel hygiénique et en eau, ne le serait pas de la même manière lors d’une mission de très longue durée n’ayant à disposition que le matériel emporté au départ.

À part l’odorat, un autre sens est mis à rude épreuve dans un vaisseau spatial : l’ouïe. Dans l’habitacle du véhicule martien, en plus des odeurs que nous venons d’évoquer, il faudrait compter avec un bruit continu. À commencer par celui des appareils de recyclage de l’air et de l’eau, celui de la ventilation et celui de l’ensemble de la machinerie. Dans les modules de vie et de travail, le bruit permanent est de 70 dB, ce qui correspond au bruit du trafic automobile et est qualifié de bruyant. Mais contrairement au bruit d’une rue passante où selon les rythmes des feux de signalisation ou les aléas de la circulation, le son général varie dans le temps, le bruit dont il s’agit ici est compact et ininterrompu. Il suffit d’écouter les 14 secondes d’enregistrement que le Colonel Chris Hadfield a mis à disposition sur le site soundcloud.com pour être sidéré de l’intensité sonore à laquelle sont soumis les astronautes de l’ISS. Il n’y a aucune raison qu’il en aille autrement lors du voyage vers Mars.

L’échelle des décibels n’est pas linéaire mais logarithmique : passer de 70 à 60 dB correspond à dix fois moins de nuisance sonore (ce qui est perçu par l’oreille humaine comme deux fois plus faible). Et ça tombe bien, car dans les lieux de repos le bruit descend à 60 dB, autrement dit l’équivalent d’une conversation normale ou l’ambiance d’un bureau. Situation nettement moins agressive que la précédente, mais pas totalement idéale pour dormir tranquillement, et ce pendant de longs mois. Ceci vaut pour l’ISS, mais on peut se demander ce qu’il en serait dans un véhicule nettement plus petit où tout est regroupé dans un espace minimal, comme on peut le voir sur le dessin de l’aménagement intérieur du DST montré précédemment.

Des cas de perte de capacité auditive de quelques astronautes ont été signalés, mais il faut surtout retenir ici qu’un bruit de fond assez fort est inhérent à tout véhicule spatial. Il est loisible de penser qu’à l’instar des riverains d’aéroports qui finissent par ne plus entendre les avions, les martionautes pourraient s’habituer progressivement et presque entièrement à ce bruit continu, mais les effets négatifs auditifs et psychiques provoqués seraient d’autant plus pernicieux que, justement, on finit par ne plus en percevoir la cause. Bien sûr, l’emploi des casques à isolation acoustique active pourrait aider. Mais quel choc sonore chaque fois qu’on les retirerait.

Et que l’on ne s’imagine pas qu’en arrivant sur Mars cette circonstance pourrait changer ou disparaître. Les lieux d’habitation devraient être pressurisés et ventilés exactement comme dans le véhicule spatial.

Le recyclage de l’eau permet une énorme économie de poids à transporter, nous l’avons dit, jusqu’à 93 %, à condition de recycler vraiment toute l’eau : la perspiration, c’est-à-dire toute humidité exhalée par les organismes (transpiration et respiration), l’eau utilisée pour l’hygiène (eaux usées), mais aussi et surtout, l’urine des passagers.

Au début, on l’imagine aisément, cela a posé de sérieux problèmes psychologiques sur l’ISS, car boire de l’eau apparemment pure, mais issue d’un tel recyclage était très difficile à accepter. Certains astronautes avaient éventuellement accepté de boire de l’eau issue de leur propre urine, mais cela supposait d’avoir autant de systèmes de récupération et recyclage de l’eau que de personnes à bord.

Des témoignages récents montrent que cette thématique est mieux maîtrisée maintenant grâce à une pédagogie bien menée, expliquant que le système à bord recrée le cycle naturel de l’eau sur Terre, avec évaporation, condensation, précipitation et accumulation. À la fin de ce processus, l’eau pure obtenue est enrichie en sels minéraux afin de la rendre potable. Une bonne proportion des occupants de l’ISS s’est peu à peu habituée à cet état de fait, car l’eau obtenue est de meilleure qualité que celle du robinet du citoyen lambda sur Terre.

Il n’en reste pas moins qu’ayant appris que les Russes ne recyclent pas l’eau issue des toilettes, il arrive que des astronautes internationaux aillent boire dans les modules russes de l’ISS. Dans un véhicule allant sur Mars, il n’y aurait pas de recyclage sélectif de l’eau, et en cas de conflit entre personnes, même larvé, même de basse intensité, qui peut dire si les martionautes accepteraient de consommer à long terme de l’eau issue d’un recyclage général ?

La santé dans l’espace

Mais venons-en aux choses sérieuses.

Côté santé, le bilan est très préoccupant, car la microgravité et la radiation mettent les corps humains à rude épreuve.

Citons trois problèmes principaux.

Des suivis médicaux longitudinaux des astronautes ont mis en évidence une perte de solidité des os allant jusqu’à 14 %, et pour un quart des personnes testées, le pourcentage est même monté jusqu’à 20 % à 30 %. Cela correspond à une moyenne de perte de masse osseuse de 1 % à 2 % par mois. À titre de comparaison, une femme âgée atteinte d’ostéoporose en perd tout autant sur une année. Un an après le retour sur Terre, la masse osseuse est récupérée, mais il subsiste un doute quant à la réelle solidité des os qui pourrait ne pas être totalement recouvrée.

La circulation sanguine est elle aussi très perturbée.

Le système sanguin des animaux terrestres et tout spécialement celui des bipèdes que nous sommes est fait pour lutter contre la tendance qu’a le sang, par effet de gravité, d’aller s’accumuler dans la partie inférieure de nos corps, essentiellement les jambes. En particulier, la veine jugulaire interne joue un rôle important de régulatrice de la pression artérielle afin que notre cerveau soit correctement irrigué, que l’on soit debout ou couché. En apesanteur, ce système continue de fonctionner à plein, car il est évidemment impossible de stopper par un coup de baguette magique cette fonction biologique mise en place au cours des derniers millions d’années de notre évolution. Dès lors, les flux sanguins ont tendance à remonter dans les parties supérieures du corps, ce qui explique les visages lisses et légèrement poupins des astronautes en mission. Ceci a, par voie de conséquence, un effet négatif pour les yeux. L’excès de flux sanguin perturbe le nerf optique. La plupart des astronautes se plaignent de voir flou. Par ailleurs, les problèmes dus au manque de protection efficace contre la radiation cosmique dont nous allons parler peuvent aussi conduire à un risque accru de développer des cataractes (opacité du cristallin).

Ajoutons que les organes vitaux n’étant plus maintenus par la gravité dans leur position habituelle, ils peuvent imprimer des pressions néfastes autour et à l’intérieur d’eux-mêmes (cage thoracique et abdomen). La mise à l’épreuve de tout le système de circulation sanguine peut aussi provoquer de sérieux risques de thrombose et d’embolie pulmonaire. À l’heure actuelle, aucune solution n’a été trouvée pour limiter au maximum ces risques, hormis la prise d’anticoagulants puissants qui induit à son tour des effets secondaires dangereux.

Encore une chose : le muscle cardiaque, moins mis à contribution, devient un peu sphérique, perd de la masse et devient paresseux.

Créée en Antarctique en 1997, la base de recherche franco-italienne Concordia reçoit depuis 2005 des scientifiques des deux pays, essentiellement spécialisés en climatologie, biologie et astronomie. Ces personnes passent neuf mois complètement coupées du monde (de février à octobre), car il est impossible pour quelque appareil volant de s’y rendre, les parties flexibles des moteurs et le carburant gèleraient.

Pas d’évacuation possible et des conditions extrêmes, voilà qui ressemble davantage à un voyage vers Mars qu’à un stage à bord de l’ISS. En effet, en cas d’urgence, appendicite par exemple, les locataires de la Station spatiale peuvent revenir sur Terre en quelques heures avec un des vaisseaux d’urgence. L’ESA mène donc en Antarctique des études sur la psychologie en isolement de longue durée et teste différents aspects comme, entre autres, la résistance au stress, celle du système immunitaire et celle à l’ennui que provoquent les tâches répétitives à effectuer aux mêmes endroits avec les mêmes personnes durant si longtemps.

Une des principales difficultés psychologiques rencontrées par les femmes et les hommes qui passent neuf mois loin de tout en milieu hostile est, avec l’arrivée de l’hiver polaire, la disparition du cycle jour/nuit. Commencent alors des troubles du sommeil, des sautes d’humeur, une fatigue constante. Rien de bien étonnant.

Qu’en serait-il dans un minuscule habitacle pendant six mois ? Le rythme jour/nuit disparaît dès le départ et par les éventuels hublots ou les écrans de caméras extérieures les voyageurs pourraient contempler un infini noir constellé d’étoiles d’un côté, le Soleil de l’autre. Plus de jour, plus de nuit pendant six mois, pas même la lente mais progressive variation de la nuit polaire.

Une autre situation similaire est celle que connaissent les membres d’équipage des sous-marins nucléaires lanceurs d’engins : confinement extrême (2 m3 par personne, une couchette pour trois, occupée en alternance), rupture totale de communication avec l’extérieur pendant les plongées (de 8 à 10 semaines), absence d’alternance jour-nuit, milieu hostile où un accident grave est fatal. Chez les sous-mariniers, l’équilibre est maintenu par une discipline de fer, une structure très hiérarchisée et un emploi du temps réglé à la minute du lever au coucher. Ils sont soumis à des entraînements hebdomadaire les préparant à faire face aux graves problèmes pouvant survenir à n’importe quel instant (voie d’eau, incendie, etc.). Il a été constaté que la période la plus délicate débute juste après le milieu de la mission, car le retour est encore loin et l’absence de nouvelles des familles en surface commence à peser sur le moral des troupes. Beaucoup développent un syndrome dépressif similaire au mid-winter syndrome des expéditions polaires.

À ces difficultés psychologiques, connues sur Terre et sous les océans, s’ajoute une question importante à nos yeux dans le cadre d’un voyage habité vers Mars : comment les premiers humains à s’éloigner radicalement de la planète bleue vivraient-ils cette expérience brutale et angoissante consistant à la voir diminuer de taille jour après jour ? Sur Concordia, le socle terrestre est bel et bien là. La base est loin de tout, dans un paysage glacé à perte de vue, certes, mais sur la Terre-mère. Voir celle-ci et tous les êtres aimés s’éloigner avec elle de centaines de milliers, puis de dizaines de millions de kilomètres aurait forcément des conséquences psychologiques que personne n’est en mesure de quantifier ou d’anticiper.

À la complexité de la mission, à la perte du rythme circadien, aux tensions dues à une vie confinée à l’extrême et à une détérioration certaine de la santé physique, il faut donc ajouter cette circonstance affolante de voir la Terre s’éloigner de seconde en seconde. Communiquer avec elle se fera avec un décalage de plus en plus grand.

Comment être sûr que les plus entraînés des martionautes auraient des nerfs assez solides pour affronter cette terrible situation ?

Protection des corps humains

Nous ne le répéterons jamais assez, car la question est vitale au sens propre : dès que nous sortons de la zone de double protection que constituent l’atmosphère et la magnétosphère terrestres, les organismes vivants sont soumis à d’intenses radiations provenant du Soleil et du cosmos environnant.

Entre autres joyeusetés, notre étoile nous bombarde constamment de rayons ultraviolets, les fameux UV, mais aussi d’autres types de rayonnements encore plus intenses. Par exemple, les rayons X dont nous savons bien qu’il est primordial de se protéger sérieusement. Pas plus d’une radiographie par an par personne, c’est dire l’intensité de ce type de rayonnement.

Sur Terre, pas besoin d’aller chez un radiologue pour recevoir annuellement l’équivalent de 3 radiographies des poumons (1 milli-Sievert). Ce phénomène est dû essentiellement à la radiation émanant des roches terrestres (radon). À titre de comparaison, les occupants de l’ISS reçoivent l’équivalent de 40 à 80 radiographies par mois selon l’activité solaire et, pendant une mission martienne de deux ans et cinq mois, les voyageurs encaisseraient en tout 1 Sievert, c’est-à-dire l’équivalent de trois radiographies par jour.

Les rayons gamma sont encore plus dangereux.

Ce sont les photons les plus énergétiques du spectre lumineux. Ils peuvent interagir avec les atomes de nos corps et perturber les fonctions vitales de nos organes. Les rayons gamma oscillent à une longueur d’onde si courte qu’ils peuvent casser les molécules. Entre autres, le rayonnement gamma est utilisé pour la stérilisation des équipements médicaux ou à des fins d’assainissement bactérien des aliments pour les empêcher de pourrir trop rapidement. Ce type de radiation est néfaste pour la vie et peut causer des dommages importants sur nos cellules, comme par exemple perturber les molécules de l’ADN et engendrer des mutations génétiques susceptibles de déclencher des cancers ou tout bonnement la mort cellulaire. Les rayons gamma sont aussi émis lors des désintégrations radioactives.

Le risque majeur pour les femmes et les hommes de la mission martienne se situerait au niveau des tissus gastro-intestinaux, essentiellement l’estomac, le foie et le côlon, mais aussi la moelle épinière. Suite à des expériences en laboratoire sur des souris, des risques élevés d’apparition de tumeurs cancéreuses ont pu être mis en évidence. Il est impossible bien sûr de prédire que les martionautes développeraient des cancers à coup sûr, mais la probabilité en serait fortement augmentée.

Un autre type de radiation, produit par le Soleil et les galaxies, est connu sous le nom de rayons cosmiques (ions chargés électriquement et extrêmement rapides) qui constituent un danger majeur pour les astronautes hors de la protection terrestre.

C’est terrible à dire, mais ce problème des radiations favorise le scénario d’un équipage composé d’hommes ou de femmes d’un certain âge, car avec une espérance de vie plus courte, le risque de développer un cancer après la mission est moindre. Le risque de thrombose veineuse profonde est supérieur chez la femme sous pilule contraceptive et celui d’ostéoporose est augmenté chez la femme ménopausée, il faudrait tenir compte de tous ces facteurs lors du choix des martionautes afin de préserver au mieux leur santé.

Nous le voyons, le problème de la protection contre les radiations est une priorité sanitaire.

Il est en effet impossible d’imaginer une mission aller-retour sur Mars sans protéger au maximum l’équipage tout au long des deux transferts, mais aussi sur place, car Mars ne possède pas la double protection contre les rayonnements dont nous bénéficions sur Terre (atmosphère et magnétosphère). Pour rappel, Mars a une atmosphère, mais elle est très ténue et correspond à environ un centième de celle de la Terre.

Comment donc obtenir une telle protection pour l’habitacle du vaisseau et les habitats martiens ?

À notre connaissance, il existe actuellement deux hypothèses de travail : construire des habitacles protégés par des parois capables d’absorber le rayonnement cosmique et solaire (pendant le voyage et sur place) ou faire porter à l’équipage des combinaisons protectrices.

Ces deux méthodes posent des problèmes d’envergure.

Comme nous l’avons vu dans la première partie, la double protection dont nous jouissons sur Terre équivaut à celle que nous fournirait un bouclier de plomb de 80 centimètres ou un mur de béton de 30 mètres de largeur. Il n’est évidemment pas envisageable de blinder un vaisseau spatial de cette manière, pour d’évidentes raisons de poids et de dimensions. De plus, stopper un rayon cosmique peut s’avérer presque aussi dangereux que de le laisser passer, car une interception brutale peut générer une cascade de particules secondaires à peine moins énergétiques, plus nombreuses et tout aussi néfastes pour les organismes. Les astrophysiciens connaissent bien les cascades de particules secondaires lorsqu’un rayon cosmique frappe la haute atmosphère. Ce phénomène est même utilisé pour étudier les rayons cosmiques indirectement.

Pour contourner ce nouveau problème, on s’oriente vers un capitonnage constitué de matériaux riches en hydrogène, car cet élément est un de ceux qui génèrent le moins de cascades secondaires.

Les réserves d’eau du véhicule pourraient faire office de protection antiradiation. Pour cela, il faudrait, par exemple, imaginer que les réservoirs d’eau forment un capitonnage général de l’habitacle principal. Mais cela pose un grand problème de faisabilité, les ingénieurs de la NASA privilégient donc de ne protéger qu’une partie de l’habitacle avec les réservoirs d’eau. Comme cela se fait sur l’ISS, les martionautes auraient la possibilité de se réfugier dans cet espace entouré d’eau pendant les tempêtes de ions lourds qu’émet régulièrement notre étoile, appelées tempêtes solaires. Elles sont dues au magnétisme solaire et sont bien connues de nos jours. Il est possible de les anticiper, ce qui permet de se réfugier pendant les quelques heures nécessaires.

Des tests récents semblent montrer que le polyéthylène constituerait aussi un matériau prometteur. Facile à fabriquer et peu coûteux, il serait certainement plus aisé de le caser dans les parois du vaisseau que des réservoirs d’eau. Il n’en demeure pas moins qu’aucun blindage ou capitonnage, quel qu’il soit, ne parviendrait à arrêter les rayons cosmiques les plus énergétiques, donc les plus dangereux pour l’organisme humain.

Ce qui vient d’être dit pour le vaisseau s’applique évidemment aussi aux habitats martiens qui devraient être efficacement protégés. Signalons aussi que le verre protège des UV, mais pas des autres rayonnements, ce qui interdit l’utilisation de larges hublots pour le vaisseau ou de belles baies vitrées une fois sur place. Les martionautes devraient s’habituer à vivre dans des habitats pratiquement aveugles.

Une autre possibilité pour sécuriser les lieux d’habitation a été proposée : la protection par un champ magnétique artificiel. Il s’agirait de créer une sorte de bulle magnétique qui dévierait les radiations, protégeant ainsi les personnes. Cette hypothèse, purement spéculative, pose d’énormes problèmes de faisabilité quant à la quantité d’énergie nécessaire à sa mise en œuvre. Sans compter le danger que constitue pour la santé humaine le fait de vivre de longs mois à l’intérieur d’un champ magnétique très puissant.

Les contraintes techniques et énergétiques qu’induit cette approche de protection générale du vaisseau et des habitats sur place ont amené les spécialistes des vols lointains à imaginer de ne protéger que les corps des membres d’équipage. Cette solution présente un avantage certain : les tâches de maintenance indispensables pourraient continuer à être réalisées, même en cas de tempête solaire.

La NASA est actuellement en train de tester les AstroRad radiation vest de la société StemRad, des gilets anti-radiations, ressemblant à de gros gilets de sauvetage. La première étape de mise au point de ces gilets, menée à bien au printemps 2020, a consisté à vérifier et améliorer leur confort puisque pendant les voyages ils devraient être portés 24 heures sur 24, y compris donc pendant la nuit et pendant les deux heures quotidiennes d’exercices obligatoires.

La matière dont ils seront faits est encore en cours de développement, mais pour l’instant la composition retenue est du polyéthylène à haute densité. Leur conception générale prévoit une épaisseur variable qui protège au maximum les organes vitaux et les zones sensibles tout en gardant un poids minimum.

Si tout va bien, un premier test en situation réelle aura lieu lors du premier vol de la mission Artemis vers la Lune. Il n’y aura pas d’astronautes à bord, mais deux mannequins bardés de détecteurs, dont l’un sera protégé par un AstroRad. Le premier vol de la mission Artemis vers la Lune est programmé pour 2021.

Notons que seuls les organes les plus sensibles aux cancers liés aux radiations sont protégés par ce système. Le cerveau étant dix fois plus résistant, il restera à découvert. Là où le problème est loin d’être résolu, c’est que les rayons cosmiques de forte intensité ne pourront être bloqués par aucun gilet ni capitonnage. Le pari est pris que ces rayons étant très rares, la probabilité qu’un ou une martionaute soit impacté(e) est très faible.

Question subsidiaire : comment les martionautes supporteront-ils de porter en continu des protections aussi volumineuses pendant de longues périodes, ne serait-ce qu’au cours des voyages d’aller et de retour ? Comment leur épiderme réagira-t-il à un si long contact, surtout aux inévitables points de friction ?

Tout ce qui vient d’être dit ne protège en rien le vaisseau contre un autre type de danger spatial, les micrométéorites qui peuplent le Système solaire. Le risque est non nul et au vu des vitesses en jeu, un tout petit caillou pourrait provoquer de gros dégâts à la carlingue ou à l’appareillage externe, les panneaux solaires, etc. Et contre cette menace, pas de solution à l’heure actuelle. Ce n’est que grâce à de redoutables effets spéciaux cinématographiques que de vaillants conquérants de l’espace parviennent à détruire à la volée des astéroïdes menaçants à coups de rayons laser efficaces, tout en virevoltant autour d’eux.

Dans la vraie vie, la probabilité d’un tel accident reste faible. Néanmoins, nous ne saurons jamais si des sondes martiennes perdues en cours de route n’en ont pas été victime… Qui plus est, un vaisseau habité serait nettement plus grand que ces sondes, ce qui augmenterait le risque d’une telle collision.

Réparations dans l’espace

Abordons une question plus triviale, mais tout aussi vitale pour le bon déroulement d’un voyage vers Mars : et les machines dans tout ça ?

L’histoire de la conquête spatiale nous a démontré combien elle n’est pas un long fleuve tranquille. De la mise au point de fusées n’explosant pas sur leur pas de tir des années 1940 et 1950 à la destruction des navettes Columbia et Challenger plus près de nous, que de catastrophes pour mettre au point des technologies fiables et des appareils robustes. En ce qui concerne Mars, nous l’avons vu, 17 missions ont été perdues en vol ou en phase de descente sur le sol rouge, car quelque chose n’a pas fonctionné correctement à un moment ou à un autre.

Si la perte d’une sonde, pur bijou de technologie, est un énorme échec industriel et une rude épreuve à encaisser par des équipes de scientifiques et de techniciens ayant travaillé sur ces projets pendant de longues années, parfois des décennies, que dire de la disparition d’un équipage humain entre notre planète et notre voisine pour cause de dysfonctionnement matériel ?

Qu’une erreur humaine ou un dysfonctionnement matériel soient à l’origine d’une catastrophe fatale ne changerait pas grand-chose au drame, mais il va de soi que tout devrait être fait pour que les machines s’approchent le plus possible de la perfection afin de minimiser le risque de pannes.

Tout le monde connaît le dénouement de la mission Apollo 13. La force narrative du scénario du film de Ron Howard, vient justement de la capacité d’un équipage d’astronautes à réparer en vol un appareil qui deviendra leur tombeau s’ils n’y parviennent pas. Un équipage et… une gigantesque équipe de techniciens et d’ingénieurs sur Terre qui vont mettre toutes leurs forces dans la bataille pour trouver des solutions à des problèmes matériels bien précis n’ayant pas été suffisamment anticipés.

Dans une formidable course contre la montre, le film raconte un problème majeur de ce genre de mission : les pièces de rechange. Les astronautes ont dû construire en partant de zéro et avec le matériel à disposition des filtres à CO2 pouvant s’adapter à des tuyaux de format incompatible. Rendons à Jules ce qui appartient à César et applaudissons comme il le mérite l’exploit de la NASA en cette circonstance. La mission lunaire fut bien sûr avortée, mais le simple fait de pouvoir ramener sains et saufs sur Terre les astronautes James Lovell, Fred Haise et Jack Swigert représenta une magnifique preuve de l’inventivité humaine et surtout de la capacité de réaction rapide des équipes scientifiques et techniques américaines en 1970.

Il ne pourrait certainement pas en aller de même lorsqu’une mission humaine partirait vers Mars, longue de près de trois ans. Lorsque l’on envoie une sonde ou un atterrisseur non habité, tout le matériel sensible et délicat entre en hibernation après le décollage, seuls continuent de fonctionner pendant le voyage les systèmes de communication, d’orientation et les petits moteurs nécessaires aux diverses corrections de trajectoires mentionnées plus haut.

Mais on ne peut pas mettre en hibernation des êtres humains.

S’agissant d’un voyage habité vers notre voisine, tout l’équipement technique et informatique devrait être emporté en double, voire en triple exemplaire, car la machinerie en charge du renouvellement de l’air et de l’eau tournerait en continu, ainsi que les systèmes électriques nécessaires au bon fonctionnement du vaisseau et le maintien de la température et de l’humidité à des seuils tolérables. À tout cela il faut ajouter les dispositifs informatiques essentiels pour la gestion technique d’un objet spatial habité aussi complexe et innovant. Par ailleurs, les martionautes seraient amenés à manipuler quotidiennement des boutons, des manettes, des appareils dont personne ne peut prédire combien de temps ils fonctionneraient correctement.

Malgré tout le soin apporté à sa conception et à sa construction, combien de fois un appareil sensible pourrait-il tomber en panne lorsque quatre personnes habitent dans un espace réduit et l’utilisent en continu ? La fusée et ses différents modules seraient autrement plus complexes que la capsule d’Apollo 13. Une panne pourrait éventuellement être réparée grâce à une solution aussi brillante que celle de 1970, mais certainement pas une cascade de pannes, circonstance qui ne pourrait être totalement écartée.

Encore une fois, la seule comparaison que nous puissions faire avec un long voyage interplanétaire est ce que nous apprend l’expérience de la Station spatiale internationale.

Tous les astronautes qui y sont allés pourront le confirmer : ils passent un temps considérable à réparer les équipements. Chaque vol de ravitaillement fournit son lot de matériel de maintenance et de pièces de rechange, car sur l’ISS comme pour tout véhicule de transport terrestre, maritime ou aérien, les machines s’usent et doivent être entretenues en permanence. Les missions Apollo duraient en moyenne une dizaine de jours, leur conception était donc tout à fait différente de celle d’un vaisseau qui voyagerait de la Terre vers Mars, puis de Mars vers la Terre (via la Lune ou pas).

Et n’oublions pas les mois passés sur Mars sans protection aucune : on parle très peu des conditions météorologiques martiennes et l’usure qu’elles provoqueraient sur des installations sensibles. Le robot Curiosity de la NASA est en train de démontrer une belle longévité, mais il ne faut pas perdre de vue que ce n’est qu’une petite machine, qu’elle n’est pas appelée à revenir sur Terre et que son programme d’exploration inclut de longues périodes d’inactivité. Ce rover, fonctionnant sur pile nucléaire, ne souffrira pas du problème rencontré par Opportunity perdu à cause d’une tempête de poussière qui a définitivement recouvert ses panneaux solaires, le privant d’énergie.

Par ailleurs, qui dit réparation et pièces de rechange dit aussi apprentissage et acquisition de diverses techniques mécaniques qui devraient être parfaitement maîtrisées par les membres de l’équipage. Admettons que tout sera fait pour simplifier et faciliter au maximum le remplacement de modules tombés en panne, de tuyaux encrassés ou de tout autre matériel facile d’accès dans l’habitacle, mais une certaine dextérité et des connaissances précises devraient être solidement acquises pour réaliser comme il se doit et rapidement les opérations de maintenance ou de réparation. Sans doute faudrait-il s’inspirer de la façon de faire russe, connue pour fournir des systèmes peu sophistiqués mais robustes et très simples à réparer.

Le fabuleux défi technique que pose la réparation d’avaries d’un vaisseau extrêmement sophistiqué qui voguerait au-delà de la Lune n’est pas seulement d’ordre mécanique ou humain : il accroît le poids total de l’appareil. Même s’il ne multipliait pas par deux ou par trois ce poids, le matériel nécessaire aux inévitables réparations devrait s’y trouver en nombre d’exemplaires suffisant pour qu’on ne vienne pas à manquer de pièces importantes, ce qui pourrait être fatal ou fort périlleux pour le bon déroulement de la mission.

Et pour résoudre une éventuelle urgence mécanique, pas question ici de ravitaillement en vol.

VIVRE SUR MARS

Arriver, mais dans quel état ?

Après avoir décrit les difficultés astrophysiques, techniques et surtout humaines que devraient affronter l’équipage et le vaisseau pendant le vol, nous allons néanmoins faire montre d’optimisme : nous allons nous imaginer tourner notre regard vers l’un des tout petits hublots de notre habitacle (ou vers les écrans des caméras extérieures) et la voilà devant nous, la planète rouge, à la taille de l’image au centre de la couverture de ce livre.

Nous l’avouons volontiers : même pour de grands sceptiques comme nous, nous positionner physiquement à quelques centaines de milliers de kilomètres de Mars et être capables de voir de nos propres yeux la Vallée Marineris, par exemple, est une perspective étonnante. Nous supposons qu’il a dû en aller de même pour l’équipage d’Apollo 8 en décembre 1968 lorsque Frank Borman, James Lovell (déjà lui) et William Anders, les premiers astronautes de la NASA mis en orbite autour de la Lune, se rapprochèrent suffisamment de notre satellite pour différencier clairement les cratères et les mers de sa surface de leurs propres yeux.

Depuis la première sortie d’Homo erectus d’Afrique, il y a 1,8 millions d’années, cette quête de l’ailleurs fait partie de notre ADN d’explorateurs insatiables et n’a cessé de s’accélérer grâce aux outils de plus en plus performants que nous inventons au fur et à mesure. Cette soif d’avancer, de pousser nos pas de l’autre côté de l’horizon, par nécessité alimentaire ou par pure curiosité, est constitutive de notre espèce bipède, jamais satisfaite de l’ici, toujours en mouvement vers l’ailleurs.

En conquérant, l’humain grandit.

Mais après un court moment d’émerveillement, les membres d’équipage devraient rapidement se mettre au travail et se concentrer sérieusement pour entamer les complexes manœuvres d’approche de Mars et les dernières corrections de trajectoire qui permettraient à leur fusée de se positionner en orbite convenablement, avant de procéder à sa périlleuse descente vers le sol.

Cette dernière étape du voyage est de loin la plus dangereuse, pour ne pas dire la plus effrayante. Lors de l’amarsissage du rover de la mission Mars InSight, les techniciens de la NASA appelèrent la descente sur Mars « the seven minutes of terror », les sept minutes de terreur.

Comme nous avons déjà eu l’occasion de le dire à différentes reprises, l’atmosphère martienne est considérablement plus ténue que celle de notre planète, il ne faut donc pas compter avec la force de freinage que la nôtre permet ici. Quand bien même la masse de Mars est dix fois plus légère que celle de la Terre, et sa force d’attraction gravitationnelle réduite à un tiers de la gravitation terrestre, le vaisseau qui se poserait là-bas ne pourrait compter quasiment qu’avec la force de ses rétrofusées pour ralentir et ne pas s’y écraser. Pour cela, il faudrait d’abord parvenir à mettre la fusée parfaitement perpendiculaire au sol, autre manœuvre délicate.

Il va de soi qu’une seule tentative serait possible.

Mais nous allons persévérer dans notre attitude optimiste et supposer que l’équipage serait en mesure d’envoyer à la Terre le message : « Nous avons touché le sol, tous les signaux sont au vert ! »

La première complication qui attend les astronautes sur Mars serait les retrouvailles avec la pesanteur. Pendant cinq ou sept mois, ces quatre personnes auraient flotté en microgravité dans leur vaisseau, exactement comme on le voit dans le cas des occupants de la Station spatiale internationale. Pendant cinq ou sept mois, ils auraient perdu de la masse musculaire et osseuse, car en apesanteur leurs muscles auraient été très peu sollicités en dehors des deux ou trois heures quotidiennes d’exercices qu’ils auraient dû impérativement accomplir pour maintenir un minimum de tonus musculaire.

Mais cet exercice quotidien n’aura pas suffi. Les dernières expériences menées à bien dans l’ISS démontrent que malgré tous les efforts fournis pendant une durée de six mois à son bord, lorsqu’ils reviennent sur Terre les corps sont très affaiblis : les astronautes sont incapables de sortir tous seuls de leur capsule de retour, il faut du personnel au sol pour leur permettre de s’en extraire. En réalité, il leur faudra même quelques jours pour remarcher normalement.

Vous avez probablement vu ces images d’astronautes que l’on vient d’extirper de leur capsule, assis dans de grands sièges entourés de nombreuses personnes qui s’occupent d’eux comme de petits bébés. Tout le monde se congratule et a le sourire aux lèvres, mais on voit bien les traits tirés des astronautes. Ils doivent rester assis, car ils risquent de s’évanouir en se mettant debout. Certains sont malades, leur oreille interne ne supportant pas encore la gravité terrestre. Brigitte Godard, médecin de l’ESA, nous apprend que : « Le cœur, qui est un muscle, a lui aussi bénéficié de l’absence de gravité en vol et il a aussi besoin de se réadapter à la gravité terrestre ! » En apesanteur pendant plusieurs mois, le cœur s’est affaibli, d’où une possible « diminution de la pression artérielle, qui peut conduire à des pertes de connaissance ».

À son retour sur Terre en juin 2017, après six mois et demi sur l’ISS, le célèbre spationaute français Thomas Pesquet a répondu à son président : « Ça va bien, je m’habitue à la gravité. Juste tenir ce téléphone, c’est difficile. » Ajoutons aussi le témoignage de Chris Hadfield, astronaute canadien au retour de cinq mois sur l’ISS : « Juste après avoir atterri, je pouvais sentir le poids de mes lèvres et de ma langue, j’ai dû changer ma façon de parler. Je n’avais pas réalisé que j’avais appris à parler avec une langue sans poids. »

De plus, pour éviter la déshydratation à leur retour sur Terre (ou à leur éventuelle arrivée sur Mars), les astronautes doivent ingérer des compléments d’eau et de sel pendant plusieurs jours avant leur retour.

Selon l’ESA, il faut compter deux ou trois jours pour marcher convenablement, trois bonnes semaines pour redevenir totalement autonome et, toujours selon la Drsse Godard, les astronautes doivent compter « six mois à un an pour que la récupération soit comparable à leur état pré-vol. » Par mesure de sécurité, les astronautes n’ont pas le droit de conduire de voiture pendant 21 jours après leur retour sur Terre.

Le retour à la pesanteur représente à nos yeux un problème qui est presque rédhibitoire pour toute mission habitée vers Mars, car nos explorateurs ne trouveraient pas de comité d’accueil en arrivant après leur voyage de cinq à sept mois en apesanteur. Ils n’auraient pas quelques jours tranquilles pour se réadapter progressivement. Certes, la gravité sur Mars est trois fois moindre que sur Terre, il est donc vraisemblable que leurs organismes récupéreraient plus rapidement que ceux des astronautes de l’ISS en revenant sur Terre. Mais il serait impératif de prévoir des installations idoines à l’intérieur du vaisseau leur permettant de continuer, pendant quelques jours, à se nourrir, à faire leurs besoins ou à se nettoyer sans effort. Le temps nécessaire pour qu’ils retrouvent l’usage total et efficace de leurs jambes, une oreille interne apte à la station debout, ainsi qu’un cœur en bonne forme pour affronter les lourdes tâches qui les attendraient.

La déminéralisation osseuse, et la fragilité du squelette qu’elle implique, constitue sans doute le problème le plus aigu que les martionautes auraient à affronter après l’amarsissage. C’est sous forme de boutade que le docteur Kevin Fong, spécialiste en médecine de l’espace, nous explique les graves conséquences que cette déminéralisation pourrait avoir en arrivant sur Mars. Ayant vu une reproduction d’artiste d’un martionaute s’apprêtant à sauter dynamiquement de son échelle sans en descendre les derniers barreaux, il estime que ce saut de géant aurait une forte probabilité de se terminer par une méchante fracture de la hanche.

Le Dr Fong a un discours très clair : la seule manière d’éviter ce problème serait de parvenir à maintenir une gravité de 1 g (soit la gravité terrestre) dans les habitacles de la fusée. Stanley Kubrick en donne un très bel aperçu dans son film 2001: A Space Odyssey de 1968. Mais il y a fort à craindre que les budgets pour construire des vaisseaux tels que les grandes roues du début du film ne soient pas près d’être votés. Pas plus que pour le gigantesque vaisseau qui, dans le même film, part vers Jupiter.

D’après les calculs du Dr Fong, une gravité de 1 g pourrait être obtenue dans un véhicule spatial en rotation sur lui-même quatre fois par minute et de même diamètre que la grande roue de Londres (le fameux London Eye), c’est-à-dire 135 mètres. Actuellement, aucun projet sérieux n’envisage une machine d’une telle complexité.

Et revenons sur Terre, ou plutôt sur Mars, pour une dernière constatation : à leur arrivée après un voyage de six ou sept mois, toute communication avec la Terre prendrait environ vingt minutes entre le départ de la question et le retour de la réponse.

Quels seraient l’état d’esprit et la bonne humeur générale des troupes ? Personne n’est en mesure de prédire quoi que ce soit à ce sujet. Si tout le monde est encore motivé et conscient d’accomplir un grand acte héroïque de l’histoire de l’humanité, le lieu où ils viendraient de se poser est une planète-désert glacée, totalement inhospitalière.

Il y aurait intérêt à ce que la force soit avec eux…

Habitats à la surface ou dans des tunnels de lave ?

Les tâches qui attendraient les premiers martionautes dès leur arrivée seraient harassantes et complexes. Il leur faudrait commencer le plus rapidement possible la construction d’habitats extérieurs au vaisseau, ou, si ceux-ci ont été débarqués par des missions robotisées précédentes, les mettre en état de marche. Après cinq ou sept mois de strict confinement, un peu d’espace ne serait pas inutile, il serait même indispensable. Mais la première sortie sur sol martien ne s’improvise pas, il faudrait vérifier les scaphandres, lancer leurs systèmes de pressurisation et d’oxygénation, et s’armer de patience.

Cette première sortie, pour les raisons de récupération physique et de réajustement à la gravité que nous venons d’évoquer, ne se ferait que quelques jours après l’amarsissage. Cet état de fait aurait pourtant un avantage important, celui de permettre aux vastes nuages de régolithe, soulevés par les rétrofusées du véhicule lors de la descente, de se redéposer sur la surface.

Venons-en aux faits.

Quel que soit le temps qu’il leur faudrait attendre avant de commencer à débarquer le matériel nécessaire à leur survie et à explorer la surface martienne, la question de la construction de la première base humaine hors système Terre-Lune est primordiale. Et une fois de plus se poseraient ici de considérables problèmes techniques.

Avant l’arrivée des humains, des vaisseaux-cargos, qui tous bien sûr auraient amarsi avec succès et sans encombre, auraient déjà déposé sur le sol martien l’essentiel du matériel pour la construction des habitats. Un projet bien ficelé envisage même que des robots pourraient avoir déjà fait le gros du travail d’assemblage. Au vu de la rapidité avec laquelle évolue la robotique ces dernières années, une telle hypothèse de travail est recevable pour autant que le coût de tels robots ne fasse pas exploser les budgets, ce qui est loin d’être garanti au vu des sommes à investir en recherche et développement pour mettre au point ces appareils très sophistiqués devant opérer dans des conditions extrêmes à des millions de kilomètres de la Terre. L’expérience de la NASA en rovers robotisés martiens n’est pas négligeable, mais leurs compétences n’ont rien à voir avec la construction ou l’assemblage de modules habitables.

La première difficulté consisterait à rejoindre le lieu d’entreposage de tout ce matériel. Il n’est évidemment pas envisageable de poser une fusée freinée par rétropropulsion près du matériel ou de la base préinstallée sous peine de les recouvrir d’une bonne couche de régolithe martien ou de les détruire par les flammes. La fusée devrait se poser au minimum à un demi-kilomètre de distance. Ces 500 mètres à franchir par un équipage affaibli tenant à peine debout risqueraient de leur sembler bien longs…

Mais restons optimistes et admettons que nos martionautes parviennent à atteindre le site. Une première tâche consisterait très certainement à dépoussiérer l’ensemble du matériel ou des modules préinstallés : sur Mars, de la très fine poussière est constamment en suspension dans l’atmosphère. Après les avoir alimentés en énergie, il faudrait les rendre habitables, c’est-à-dire mettre en marche les systèmes de pressurisation, y amener vivres et matériel scientifique et technique, etc. En supposant que les batteries de tests réalisés sur Terre aient permis de concevoir des modules d’habitation et une technologie fiable qui fonctionnerait dès la première minute, ce scénario comporte néanmoins une certaine dose d’inconnu, celle de l’état dans lequel les premiers martiens trouveraient l’ensemble du matériel. Restons confiants et partons du principe que tout serait opérationnel.

Quant au lieu d’amarsissage, deux scénarios sont envisagés.

Dans le premier, les habitats pourraient être construits n’importe où sur la planète, car ils seraient bien protégés contre les radiations. Dans le second, une idée est apparue récemment : profiter des tunnels de lave naturels existant sous la surface de Mars pour, en quelque sorte, enterrer les lieux d’habitations. Ils seraient ainsi protégés d’une grande partie du rayonnement cosmique à moindres frais.

De tels abris naturels existent sur Terre et sur la Lune, rien de bien extraordinaire à ce qu’on en trouve aussi sur une planète tellurique telle que notre voisine. Un site fait même l’objet d’études déjà très avancées, le cratère d’impact Hellas Planitia, large de plus de 2000 km et profond de 9500 m par rapport à la surface de Mars, ce qui a l’avantage supplémentaire d’ajouter un peu de protection atmosphérique.

Là-bas comme ici, ces tunnels sont des tubes de lave résultant de l’écoulement de la matière rocheuse fondue lors de l’impact d’une grande météorite. Ces tubes peuvent être gigantesques et assureraient, en plus d’une bonne protection contre le rayonnement cosmique et les impacts de météorites, une moindre variation thermique.

S’ils existent vraiment et si l’on est sûr d’en trouver sur un futur site d’amarsissage, ce qui est encore loin d’être certain, ils offriraient donc une solution idéale à plusieurs problèmes à la fois. Reste néanmoins une question de taille : seraient-ils faciles d’accès et rapidement aménageables pour une colonie humaine ? La seule manière d’en être sûr et certain serait d’envoyer une mission robotique de reconnaissance. Faute de quoi, les martionautes pourraient se retrouver fort dépourvus une fois sur place.

À ce problème s’ajoute un aspect psychologique certain : celui d’aller s’enfouir sous la surface de Mars. Pas sûr que cette perspective soit facile à gérer pendant de longs mois. Nous allons le voir au chapitre suivant, on ne revêt pas une combinaison de sortie extravéhiculaire sur l’ISS ou d’exploration de Mars en deux minutes. Dès lors, rester de longues périodes sous Mars, sans aucune vue extérieure autre que l’obscurité ou, au mieux, un fond de caverne, c’est fâcheux.

Combinaisons pressurisées, oxygène et maladie des caissons

Depuis les années 1960, nous nous sommes habitués à voir ces hommes portant de grandes combinaisons munies d’un caisson à l’arrière et de gros casques dotés d’une visière réfléchissante très large. Le caisson contient entre autres le mécanisme de pressurisation de la combinaison sans lequel il est impossible de sortir des véhicules spatiaux ou de marcher sur la Lune. Il ne faut pas oublier que sur Terre, au niveau de la mer, l’atmosphère imprime une pression sur nos organismes de 1013 hPa (hectopascals), équivalant à un kilogramme par centimètre carré. Sans cette pression, de gros problèmes de santé se posent. La pression au sol sur Mars (6 hectopascals) équivaut à la pression terrestre à 35 km d’altitude, les martionautes ne pourraient donc pas se passer d’un système de pressurisation de leurs combinaisons de sortie.

Mais l’expérience des astronautes de l’ISS en sortie extravéhiculaire l’a montré : on ne peut pas pressuriser les combinaisons à la valeur de la pression terrestre au sol, car elles deviennent beaucoup trop rigides et ne permettent plus le moindre mouvement des bras ou des jambes. Plus vous gonflez un ballon, plus il devient dur. Il s’agit donc de créer une basse pression dans les combinaisons pour garantir une bonne mobilité aux astronautes. Ils ne le savent que trop et connaissent bien les problèmes que cela entraîne.

Dans un premier temps, il faut augmenter la teneur en oxygène pour garder la même oxygénation des poumons que sur Terre malgré une pression plus basse. Pour ce faire, il faut d’abord entrer dans la combinaison, commencer par la purger de l’air ambiant et y amener un air enrichi en oxygène. Sur l’ISS, cette purge peut se faire dans un sas prévu à cet effet, une condition idéale qui permet de récupérer l’oxygène purgé. Rappelons que l’air enrichi en oxygène qui va circuler pendant une dizaine de minutes dans la combinaison jusqu’à obtention de la bonne teneur ne doit pas s’échapper dans l’habitacle, car l’oxygène est très inflammable et accroît le risque d’incendie. Dès lors, si l’on ne peut pas bénéficier d’un sas (comme dans le petit volume des navettes spatiales et très certainement dans le cas des habitations martiennes), l’air purgé doit tout simplement être évacué vers l’extérieur, ce qui provoque une perte sèche d’oxygène. La question du recyclage de ce gaz se pose une fois arrivé sur Mars : quelle réserve d’oxygène emporterait le vaisseau, serait-elle suffisante pour couvrir toutes les sorties ? Ou faudrait-il en fabriquer sur place ?

Comme nous l’avons signalé plus haut, le rover emporté par la mission 2020 de la NASA, Mars Perseverance, doit effectuer des tests de capture d’oxygène à la surface de Mars. La réponse à cette question arrivera dans quelques mois (ou années) après la parution de ce livre. S’il est facile de récupérer l’oxygène de l’atmosphère martienne, pas de problème, les martionautes pourraient effectuer autant de sorties que nécessaire. Sinon, il faudrait y avoir déposé préalablement des réserves par vaisseau-cargo ou limiter drastiquement le nombre de sorties. Ce qui, après un si long voyage et un périlleux amarsissage, serait décevant, voire frustrant.

Une fois de plus, maintenons notre attitude positive vis-à-vis de cette incroyable liste de circonstances complexes qui attendent les êtres humains sur Mars et supposons que rien n’empêcherait les martionautes de sortir autant qu’ils le voudraient.

Il leur faudrait néanmoins respecter un protocole bien précis avant et après chaque sortie, car on ne revêt pas une combinaison comme un pardessus. À la purge décrite précédemment, il faut ajouter la nécessité de parvenir à la pression voulue par paliers, comme le font les plongeurs remontant des profondeurs. Ne pas respecter ces règles fondamentales conduit à la formation de bulles d’azote dans les articulations (entraînant de fortes douleurs), et dans le sang avec le risque de provoquer des embolies pouvant s’avérer fatales. Ces symptômes sont connus sous l’appellation de maladie des caissons.

Depuis l’époque héroïque des premières sorties extravéhiculaires, nombre d’améliorations ont été apportées. Il y a maintenant deux types de paliers de pressurisation : le classique, qui demande de longues heures de préparation, mais permet un long séjour à l’extérieur (entre 5 et 8h, le record est de 8h56 et date de 2001), et un autre, testé depuis 2015 sur l’ISS, qui ne demande plus qu’une heure de paliers, mais qui implique de ne réaliser que de courtes sorties de la même durée.

Ces brèves sorties pourraient être répétées un certain nombre de fois, entrecoupées d’un retour à l’habitacle environ chaque heure pour une nouvelle remontée en pression de la même durée. Une heure dehors, une heure dedans à pressuriser : on le voit, déambuler sur Mars ne serait pas aussi aisé et libératoire que les images d’artiste le laissent penser, et elles sont nombreuses (exemple de la NASA à la page suivante).

Une solution qui accélérerait l’opération d’enfiler une combinaison de sortie consisterait à mettre sous faible pression l’ensemble des habitats martiens, mais il faudrait alors enrichir l’air en oxygène, et comme nous l’avons dit, une plus grande teneur en oxygène accroît le risque d’incendie. Dans ces conditions, il n’y a pas d’autre choix que de faire de courtes sorties, certainement très limitantes, ou bien devoir préparer très patiemment les sorties de longue durée sans pouvoir improviser en cas de nécessité ou d’urgence.

Ce qui est étonnant avec toute cette aventure martienne, c’est que les solutions qui sortent des cerveaux des scientifiques et des techniciens pour résoudre tel ou tel problème semblent excellentes dans un premier temps, mais se confrontent très vite à des mises en pratique soulevant à leur tour bon nombre de nouvelles difficultés (techniques, humaines ou physiologiques). Comme dans les cas des gilets pare-rayons ou des tunnels de lave…

Ceci montre à quel point les problèmes rencontrés sont complexes lorsque l’on tente de faire survivre des humains dans un milieu qui n’est pas fait pour eux.

Météorologie martienne : écarts de température et tempêtes de poussière

Un facteur de la météorologie martienne qu’il faudrait maîtriser d’une manière ou d’une autre est l’amplitude des écarts de températures entre le jour et la nuit. La nuit, le mercure peut baisser jusqu’à -133° C et, selon que l’on soit dans l’hiver ou l’été martien, il peut monter de jour jusqu’à 0 ou 20° C. Heureusement, la technologie des matériaux a fait d’énormes progrès et on connaît toutes sortes d’alliages qui restent stables, sans se dilater ou se contracter, quels que soient les écarts thermiques. Sur l’ISS, on passe de 120° C côté soleil à -160° C côté ombre sans que les matériaux ne se déforment irrémédiablement.

En revanche, ces températures exigent que les combinaisons des martionautes, en plus d’être pressurisées et oxygénées, intègrent un système de régulation thermique, en tous points semblable à celui des combinaisons utilisées pour les sorties extravéhiculaires des locataires de l’ISS. Rappelons que les combinaisons des missions Apollo pesaient 140 kg sur Terre. Même avec la faible gravité martienne, il ne serait pas question de laisser des martionautes porter des combinaisons pesant l’équivalent de 52 kg sur Terre. Ici aussi, grâce aux progrès technologiques, les combinaisons en cours d’étude pour les sorties martiennes ne pèseraient plus que 96 kg sur Terre, donc environ 36 kg sur Mars, ce qui est un grand progrès, mais même réparti sur l’ensemble du corps, cela resterait un poids considérable, surtout pour des martionautes déminéralisés.

Par ailleurs, les combinaisons de sortie et les habitats subiraient une autre contrainte : les agressions abrasives de la poussière martienne. Après quelques heures passées sur la Lune, les combinaisons américaines étaient souvent recouvertes d’une fine pellicule grise de poussière lunaire, très corrosive. On présume qu’il en ira de même sur Mars, à cette subtile différence près : la couleur de la poussière serait plutôt ocre. Le problème sur Mars est que les martionautes devraient réaliser un bien plus grand nombre de sorties que lors des missions lunaires et que cette poussière de régolithe martien pourrait finir par s’incruster dans les parties articulées des combinaisons.

Si cela venait à s’avérer nécessaire, serait-il possible de nettoyer facilement les combinaisons ? Rien n’est moins sûr, car il serait impératif d’empêcher cette poussière d’entrer dans les habitats. La poussière martienne a des caractéristiques physiques qui la font ressembler à la poussière de silice qu’on trouve dans les mines et qui est à l’origine des silicoses mortelles des mineurs. De plus, comme nous le verrons plus loin, le sol de Mars est recouvert de perchlorates, substances nocives pour la santé humaine. Pour éviter l’entrée de poussière martienne dans les habitats, une sorte de combinaison-sas est à l’étude qui permettrait aux personnes de sortir de leurs combinaisons en entrant directement dans une salle intérieure tout en laissant leur vestiaire hors des lieux de vie.

On le voit, la poussière de Mars soulève de complexes questions d’organisation.

Le deuxième grand problème météorologique sur Mars sont les tempêtes de sable. Bien que la pression sur Mars représente moins d’un centième de la pression atmosphérique terrestre, il s’y produit certains flux d’air que l’on nomme les colonnes de poussière. On présume que, comme sur Terre, des mouvements de convection des masses d’air chaudes et froides sont à leur origine. On ne s’accorde pas toujours sur leur périodicité, mais une prolifération de ces colonnes de poussière a régulièrement lieu sur Mars, provoquant des tempêtes globales. Pour certains, cela se produit tous les dix ans terrestres, pour d’autres, elles se produiraient plus fréquemment, tous les trois ans martiens (pour nous 5,6 ans).

Ces tempêtes sont si intenses que l’atmosphère de Mars, complètement saturée de grains de poussière, devient quasiment opaque. La double image ci-dessous a été prise par l’orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) qui photographie la surface de la planète depuis 2010. Elle montre comment disparaissent les structures géologiques de la surface martienne. Ce phénomène ressemble un peu à une tempête de sable dans le Sahara, mais à l’échelle d’une planète tout entière. En 2018, la NASA a perdu contact avec le rover Opportunity à l’occasion de la dernière tempête globale observée.

Certaines de ces tempêtes planétaires peuvent durer plusieurs mois. Celle de 2018 n’a duré qu’un peu plus de quarante jours pendant lesquels l’intensité lumineuse a fortement baissé. Un tel phénomène ne manquerait pas de mettre sérieusement en question le bon fonctionnement des panneaux solaires d’une base martienne. Une énergie d’appoint serait nécessaire pendant ce type de phénomène.

L’utilisation de l’énergie nucléaire pour une mission martienne habitée grâce à des mini-réacteurs est d’ores et déjà considérée comme inéluctable, que ce soit pour assurer la production d’énergie pendant une tempête totale ou simplement pour garantir une source continue d’électricité en cas de défaillance d’un ou de plusieurs panneaux solaires. Déjà les missions Viking de 1970 et plus récemment, le robot Curiosity arrivé sur Mars en 2012 ont misé sur une source d’énergie nucléaire. De fait, la NASA développe actuellement des mini-réacteurs nucléaires, dans le cadre du projet KRUSTY (Kilowatt Reactor Using Stirling Technology). Ils utilisent 43 kg d’uranium 235, soit juste en dessous de la masse critique de 48 kg afin d’éviter toute fission spontanée. Terminé en 2017, un prototype de mini-réacteur KRUSTY a ainsi été testé au Nevada National Security Site et s’est avéré concluant.

Toutefois, dans l’opinion publique autant que dans le milieu aérospatial, l’envoi de technologie nucléaire à grande échelle dans l’espace pour une mission sur Mars pose de sérieuses questions éthiques et écologiques : pour alimenter une base martienne abritant quatre personnes, il faudrait 4 KRUSTY, donc près de 172 kg de matière nucléaire. Le débat sur l’utilisation de cette énergie dans l’espace reste d’actualité.

Nous avons vu qu’il existe une possibilité de soustraire les habitats aux pires agressions du climat martien en les enfouissant dans des tunnels de lave, mais qu’en serait-il de la fusée ? Il est notamment impossible de lui construire un hangar ou de la démonter pour stocker les pièces détachées dans un de ces tunnels. Pendant plusieurs mois, le véhicule censé ramener l’équipage sur Terre serait donc livré aux poussières martiennes, sans la moindre protection. Se rendre à l’intérieur du vaisseau de temps à autre pour tester les équipements qui peuvent l’être et constater que la machinerie reste en bon état de marche, pourquoi pas ? Sur Mars, l’équipage n’aurait en fait que peu d’occupations, cette tâche de maintenance de la fusée serait bienvenue pour remplir l’agenda des activités et maintenir le moral des troupes. Mais il faudrait être attentif à ce que de la poussière martienne n’entre pas dans le véhicule lors de ces inspections régulières.

La question reste posée : cette saine activité serait-elle suffisante pour garantir le parfait état du véhicule le jour du redécollage ? Bien audacieux qui se risquerait à poser un pronostic à ce sujet. Quand on connaît les mille et une précautions prises pour l’entretien, la propreté et la sécurité d’une fusée avant chaque décollage de notre planète, on ne peut qu’être inquiet de l’état de celle qui devrait décoller de Mars après de longs mois passés sans protection spéciale dans les conditions extrêmes de la planète.

Pour que le matériel sensible se trouvant à bord ne souffre pas trop des écarts thermiques, il semblerait souhaitable de conserver une température stable à l’intérieur du vaisseau, ce qui est tout à fait envisageable, même si cela suppose une appréciable dépense d’énergie. Malgré tout, le jour-J, les systèmes de recyclage de l’air et de l’eau redémarreraient-ils correctement ? Si une tempête de poussière globale a lieu pendant le séjour, comment inspecter l’appareil pour être sûr que du régolithe ne s’est pas infiltré à travers une microfissure indécelable à l’œil nu ? Il y aurait alors fort à craindre que le véhicule ne soit devenu inutilisable.

« Allô la Terre ? Nous avons un problème… »

De l’agriculture sur Mars ?

Le film de 2015 The Martian (Seul sur Mars) de Ridley Scott est incontestablement une réussite cinématographique, mais une non moins incontestable catastrophe sur le plan scientifique. Nous ne nous attarderons pas sur les très nombreuses invraisemblances du film, mais comme il a malheureusement inscrit dans l’inconscient collectif que faire pousser des patates sur Mars est somme toute à peine plus compliqué que sur Terre, il nous faut dire quelques mots à ce sujet et démontrer, au passage, que le problème de la nourriture constituera une complication supplémentaire.

Si vous avez lu l’excellent livre de Jean-Édouard Buchter, Reverdir le Sahara (Éditions Favre, 2019), vous aurez appris que faire pousser du végétal sur du sable n’est pas une mince affaire : non seulement les besoins en eau sont énormes, mais l’eau elle-même ne suffit pas à faire pousser des plantes ou des arbres sur une matière inerte comme celle qui compose le grand désert africain, et encore moins sur le régolithe de Mars.

Il est donc impossible de mettre en place une agriculture martienne à base de régolithe et d’un peu d’excréments humains en guise de fumier. Il est tout aussi impossible de fertiliser un substrat complètement minéral qui ne contient pas la moindre bactérie, le moindre micro-organisme et, bien sûr, pas de vers de terre ou autres insectes nécessaires à la bonne qualité d’un terreau. Le sol de Mars contient en théorie tous les éléments nécessaires (carbone, oxygène, azote, etc.), mais il lui manque des nutriments et tout l’écosystème essentiels à l’agriculture. Qui plus est, le sol est constamment bombardé par le rayonnement cosmique, la surface de Mars est totalement stérile. C’est de la roche à l’état pur.

Il serait donc impossible d’y faire vivre le végétal sans un bon humus tel que le décrit Jean-Édouard Buchter : « L’humus, c’est-à-dire la terre vivante, est le seul substrat possible pour la conquête du sol par les plantes. C’est un mariage complexe entre les argiles du sous-sol et les substances carbonées et azotées captées par les plantes. Il est imprégné d’humidité et habité par la microfaune, les bactéries et les champignons. » Pour qu’une agriculture martienne puisse peut-être voir le jour, il faudrait donc prévoir un vaisseau-cargo supplémentaire pour amener de quoi enrichir le sol martien en bon humus terrestre. Puis, construire un hangar protégeant le sol cultivé de la radiation cosmique, mais aussi conçu pour laisser passer les rayons solaires capables de produire un minimum de photosynthèse, ce qui éviterait d’installer un système de lumière à UV consommateur d’énergie. Et enfin, avoir de l’eau en abondance, cela va de soi.

Mais il y a pire, le régolithe martien est riche en perchlorates, une substance tout à fait nocive pour nos organismes et que l’on ne souhaite retrouver ni dans nos assiettes ni dans l’eau potable de nos robinets. Avant toute utilisation du sol martien à des fins d’agriculture, il faudrait donc nettoyer (lessiver) le sol de ce polluant, ce qui demanderait de gros moyens supplémentaires en énergie et en eau.

En un mot : on oublie l’agriculture sur sol martien.

Restent les solutions de l’hydroponie (du grec hydro, eau et ponos, travail) ou de l’aéroponie. Ces méthodes visent à faire pousser des plantes en utilisant le moins de terreau possible. Dans le cas de l’aéroponie, il s’agit même d’entourer les racines des plantes d’un nuage de brume dans lequel se trouvent les nutriments.

Pour les raisons que nous venons d’expliquer, ce type d’agriculture hors sol est d’ailleurs le seul censément envisagé actuellement sur Mars. De nombreux tests sont réalisés dans l’ISS : depuis juin 2014, l’expérience Veggie essaie de faire pousser de la laitue romaine (Lactuca sativa) et de la moutarde japonaise Mizuna en orbite basse. Ces plantes sont cultivées dans un PONDS (Passive Orbital Nutrient Delivery System) baignant dans de la lumière ultraviolette.

À l’heure où nous écrivons ces lignes, de la laitue rouge est parvenue à maturation et les astronautes de l’ISS ont même pu la consommer sans danger. Elle a été cultivée dans de l’argile enrichie. Mais pour l’instant aucune autre expérience n’a été conduite avec des plantes telles que des tubercules, des tomates, des fruits ou des légumineuses. Il reste beaucoup d’inconnues sur la résistance de l’ADN des plantes en microgravité. Pour parer à certains problèmes, il faudrait aider des gènes du système immunitaire des plantes, ce qui ne peut se faire qu’avec des produits chimiques emportés depuis la Terre. Dans le cadre d’un voyage vers Mars, ce type d’agriculture ne pourrait évidemment pas se faire dans le véhicule spatial, trop exigu pour ce genre de travaux.

Une fois sur place, la question qui se poserait serait celle de la faisabilité d’une telle entreprise et surtout celle de la rentabilité. Pour que quatre personnes puissent compléter régulièrement leur nourriture lyophilisée ne serait-ce que de laitue romaine, il faudrait lancer rapidement la production en quantités suffisantes. Cela demanderait de l’eau, de l’espace et environ 28 jours pour une première récolte. Ainsi que des produits chimiques spécifiques aidant les jeunes pousses à faire face à tout ce qui pourrait compromettre leur croissance. Un défi de taille dans un environnement clos qu’il s’agirait d’éclairer avec des UV d’une manière ou d’une autre.

Mais la question est importante, car les vitamines et autres compléments alimentaires que pourraient emporter les martionautes se dégradent au fil du temps, perdant de leur efficacité. Sur la durée d’un voyage aller-retour vers Mars, ne plus avoir un bon apport de ces éléments essentiels aboutirait immanquablement à de sévères carences, donc à de graves problèmes de santé. Améliorer leur alimentation avec des produits frais serait plus que nécessaire. La laitue romaine cultivée sous UV à l’aide de nombreux produits chimiques n’est évidemment pas à même de fournir tout ce qu’il faut aux martionautes, mais ce n’est qu’un premier test d’agriculture dans l’espace. Des fruits et des baies leur fourniraient vitamine C et antioxydants, compléments indispensables à la régénération cellulaire.

Reste à apprendre comment les faire pousser dans ces conditions si particulières…

CONCLUSIONS MARTIENNES

Après tout ce que nous venons d’exposer, la question se pose naturellement : à quoi bon vouloir envoyer des êtres humains sur Mars ? Quatre catégories de réponses s’offrent à nous : pour faire avancer la recherche scientifique, pour des raisons commerciales ou industrielles, à des fins de colonisation ou pour le prestige national. Nous gardons la première pour la fin.

Le projet d’aller sur Mars répondrait-il à des buts commerciaux ou industriels ? C’est bien simple : non, il n’y en a pas. Aucune matière première n’est assez intéressante pour être exploitée sur Mars puis ramenée sur Terre. Ce ne serait pas rentable du fait d’un coût d’extraction exorbitant.

Le programme de Mars One et les projets d’Elon Musk consistent à aller sur Mars pour y installer une colonie humaine. Les volontaires de Mars One ne reviendraient pas, mais on ne sait pas si les voyageurs de SpaceX sont appelés à faire un voyage de retour. Nous venons d’expliquer à quel point un premier voyage et quelques mois sur Mars seraient difficiles à mettre sur pied, même pour des personnes hautement qualifiées et intensément préparées.

La motivation inspirée par le prestige national a amené l’homme sur la Lune dans une course poursuite entre les USA et l’URSS. Dans la course vers Mars, la Chine se profile d’ores et déjà comme le nouveau rival spatial. Cette confrontation pourrait constituer un aiguillon efficace.

Quelles que soient les raisons invoquées, se pose l’épineuse question du financement général du voyage habité vers Mars, de la construction d’une première base et d’une éventuelle colonisation à long terme de la planète.

Dans son récent livre Dernières nouvelles de Mars (Flammarion, 2020), le Prof. Francis Rocard se montre plutôt optimiste en ce domaine. Pour lui, le financement actuel de la NASA par le gouvernement américain (avec une croissance budgétaire de 2 % par an) sera suffisant pour mener à bien le projet de retour sur la Lune Artemis comprenant la mise au point du lanceur lourd (SLS, le remplaçant des fusées Saturn V des missions Apollo), et tout le projet Moon to Mars qui est censé suivre. Il signale néanmoins que la seule mise au point du SLS telle que prévue, qui ne devait coûter que 10 milliards de dollars, en a déjà engouffré 17. Dans les pages précédentes, le Prof. Rocard nous apprend que le budget de fonctionnement annuel de la NASA est de 20 milliards de dollars.

Nous sommes donc beaucoup moins optimistes que lui.

Nous l’avons vu, depuis le début du XXIe siècle, quantité de projets pourtant bien avancés sont passés régulièrement à la trappe à l’occasion d’un changement de président ou suite à la votation des budgets fédéraux annuels par le parlement américain. Il nous est absolument impossible de prévoir aujourd’hui l’impact que la récession mondiale due à la pandémie du coronavirus aura sur le budget de fonctionnement de la NASA. Mais nul besoin d’être devin pour pressentir qu’il ne pourra être que négatif ou, à tout le moins, peu enclin à évoluer à une hausse de 2 % avant quelques années. S’il semble logique que la continuité de l’ISS jusqu’en 2024-2028 sera garantie, le projet Artemis de retour sur la Lune pourrait bien souffrir des importants déficits budgétaires que vont subir tous les pays industrialisés du monde, les USA en tête.

Le contexte économique tendu que nous vivons nous incite à une salutaire prudence quant à l’évolution du financement futur de l’exploration spatiale. Nous savons à quel point les gouvernements et les parlements des cinq principales puissances spatiales (USA, Chine, Russie, Union européenne et Inde) sont frileux lorsqu’il s’agit de voter des budgets allouant des sommes considérables à des projets de recherche dont le grand public ne perçoit pas bien les retombées positives. Certes, le régime autoritaire chinois pourrait plus facilement se passer de l’assentiment de son opinion publique, mais sa marge de manœuvre ne sera pas bien grande au vu d’une croissance qui a cessé d’être exponentielle.

Un seul exemple encore : le projet de la NASA Asteroid Redirect Mission. C’était un complexe projet robotique dont les études ont démarré en 2013. L’objectif était d’aller à la rencontre d’un astéroïde géocroiseur, c’est-à-dire orbitant près de la Terre, pour en capturer un gros bloc de matière et le ramener en orbite lunaire. Des échantillons en auraient été prélevés et analysés sur Terre dans les années 2020… Ce programme de la NASA avait pour but principal de mieux connaître le Système solaire et préparer les missions habitées vers Mars dans la décennie 2030. Il a été abandonné pour raisons budgétaires en avril 2017 par la White House Space Policy Directive 1, a (Directive de politique spatiale de la Maison Blanche 1, a).

En résumé, l’innovation technique que requiert une mission aussi fantastique que l’arrivée d’hommes ou de femmes sur Mars, la mise au point de nouveaux matériaux et de modes de propulsion, pour ne citer que ces deux exemples, exigent des financements difficiles à calculer. De plus, fouler le sol martien est une opération qui non seulement coûterait des sommes colossales, mais ne rapporterait rien, si ce n’est la gloire pour la première nation qui y parviendrait.

Aussi posons-nous de nouveau la question : pourquoi donc aller sur Mars ? Parions que le peuple américain sera moins emballé par cette idée que par le célèbre discours de 1961 du président Kennedy annonçant l’envoi d’une mission habitée sur la Lune. En ce temps-là, la guerre froide et la rivalité USA/URSS justifiaient amplement un grand effort économique, technique et humain pour parvenir à poser le pied sur la Lune avant l’autre.

Mais aujourd’hui ? La rivalité avec la Chine suffira-t-elle ?

Les entreprises privées ne s’intéressent que très peu à la fierté nationale. Les considérations politiques internationales et de vanité patriotique n’étant pas cotées en Bourse, elles sont bien plus obnubilées par leur cash-flow, leur trésorerie ou le montant annuel du dividende à verser aux actionnaires, ce qui est bien naturel dans le système économique de concurrence à l’échelle mondiale installé après la chute du mur de Berlin.

Il n’y a pas plus capitaliste que le capital. Celui-ci n’est investi par les décideurs du privé que dans la perspective de bénéfices clairs et bien tangibles. SpaceX, Boeing et consorts n’engageront pas un centime à perte. Disons-le clairement : Mars ne rapportera pas un dollar, mais en coûtera des dizaines de milliards.

Une collaboration internationale des cinq puissances spatiales pourrait peut-être parvenir à assembler les sommes nécessaires. Mais vu l’état actuel des relations entre la Chine et les États-Unis, l’hypothèse est incongrue. De plus, l’attitude de l’actuel président étasunien vis-à-vis de l’espace et des potentielles richesses qui pourraient y être exploitées laisse très peu de place à de saines et chaleureuses négociations. Le 6 avril 2020, Donald Trump signait un décret dont le but principal était : « […] d’encourager le soutien international pour la récupération et l’utilisation des ressources spatiales. » Mais on connaît l’unilatéralisme exacerbé de ce président qui expliquait dans ce même document : « Les Américains devraient avoir le droit de s’engager dans l’exploration commerciale, la récupération et l’utilisation des ressources de l’espace extra-atmosphérique conformément au droit applicable. L’espace extra-atmosphérique est un domaine de l’activité humaine unique sur le plan juridique et physique, et les États-Unis ne le considèrent pas comme un bien commun mondial. »

Voilà qui favorise peu un dialogue constructif entre nations. À l’heure actuelle, nous ne connaissons évidemment pas l’issue de l’élection présidentielle américaine de l’automne 2020, mais nous ne pouvons qu’espérer qu’un prochain nouveau locataire de la Maison Blanche aura une attitude plus conciliante.

Quant au facteur humain, nous l’avons vu, la santé physique et psychologique d’astronautes voyageant vers Mars seraient mises à rude épreuve pendant les six ou sept mois du vol spatial interplanétaire. L’arrivée sur place en état de fatigue chronique et avec un muscle cardiaque devenu trop faible pour affronter dans de bonnes conditions le retour à la gravité dès la minute zéro rendraient plus que périlleuses les premières semaines suivant l’arrivée. L’approvisionnement en oxygène, eau et nourriture soulève une montagne de difficultés, tout autant que la protection contre le rayonnement cosmique. Et il faudrait encore revenir sur Terre malgré un état d’épuisement complet.

Cela dit, nous avons laissé de côté un grand nombre d’autres problèmes qui se poseraient lors d’un voyage habité hors du système Terre-Lune, comme par exemple l’absence de buanderie. Cette circonstance peut sembler futile, mais sur l’ISS (et moins encore lors d’un tel voyage), aucun système de nettoyage des habits n’est proposé. Sur l’ISS, ravitaillée environ une fois par mois, cela ne pose pas trop de problèmes. Mais qu’en serait-il dans le cadre d’un voyage aller-retour sur Mars d’environ trois ans ? Vivre si longtemps dans les mêmes habits sans pouvoir les nettoyer convenablement alors que l’on sait qu’en microgravité l’organisme humain transpire davantage, est-ce envisageable du point de vue de l’hygiène et des contacts sociaux ? Jusqu’à preuve du contraire, aucune fibre n’a encore été inventée qui soit capable de s’auto-nettoyer et de tuer les bactéries. Des caissons à rayons UV pourraient éventuellement désinfecter en partie les habits, mais ne seraient d’aucune utilité contre les inévitables salissures alimentaires ou autres.

Pour minimiser les problèmes de santé, les futurs martionautes devraient préventivement se faire remplacer le cristallin pour éviter la cataracte, se faire retirer l’appendice et avoir une dentition en parfait état. Mais cela n’empêcherait pas d’autres petits problèmes de santé qui, bénins sur Terre, pourraient se révéler très difficiles à gérer à plusieurs millions de kilomètres d’ici. Aphtes, saignements, coupures, nausées, céphalées, diarrhées, etc. Si des femmes font le voyage, elles devraient être sous traitement hormonal pour éviter les problèmes menstruels, mais du coup elles courraient un risque accru de développer des thromboses. Il est certain qu’un ou une membre d’équipage serait médecin, mais la trousse de secours et le matériel chirurgical emportés pourraient-ils répondre aux nombreux accidents physiques susceptibles de survenir ?

Nous avons parlé de l’alimentation de l’équipage et constaté que l’agriculture martienne n’a pas de très beaux jours devant elle. Il y a donc de fortes chances pour que nos voyageurs aient à s’alimenter pendant près de trois ans de repas lyophilisés, tout sauf appétissants, surtout pendant un si long laps de temps. Comme l’expérience n’a pas été faite, pas moyen de connaître les conséquences d’une telle alimentation sur l’organisme humain. Le système digestif pourrait devenir paresseux, le transit intestinal se ralentir fortement. Sans parler de l’influence de la qualité de la nourriture sur le moral de l’équipage.

Et malgré toute leur bonne volonté, aucun de ces explorateurs d’un nouveau genre ne serait à l’abri des crises d’angoisse déjà évoquées. Il n’existe pas de médicament ou de formule magique contre le dérèglement psychique que l’éloignement de la Terre provoquerait.

Un dernier détail qui a son importance : la durée du séjour martien ne pourrait être connue avec une certaine précision qu’en fonction de l’année de départ : selon la situation orbitale des deux planètes, il serait plus ou moins long et demanderait d’adapter en conséquence les réserves d’eau et de nourriture. Par ailleurs, certains projets prévoient un voyage de retour qui utiliserait la planète Vénus pour effectuer une fronde gravitationnelle autour d’elle et ainsi pouvoir économiser du carburant. Mais cela rallongerait peut-être le séjour sur Mars. Ce qui est certain, c’est qu’il ne faudrait pas rater la fenêtre temporelle de décollage, sous peine de devoir rester là-bas le double du temps prévu, ce qui serait ingérable en termes d’approvisionnement.

Mais il y a bien plus important que la question du retour, les menus problèmes de santé quotidienne en milieu hyper-confiné ou les banales considérations de confort personnel. Après tout, les personnes qui partiraient vers notre voisine seraient volontaires et comme le prétend Mars One : « […] elles seront portées par leur rêve, aller sur Mars ! »

Il y a aussi bien plus important que les basses considérations pécuniaires évoquées plus haut.

Le vrai problème fondamental qui à lui seul devrait nous détourner définitivement de tout projet de voyage habité vers Mars est le suivant : dès que nous poserions le pied sur Mars, nous y déverserions aussi des germes, des bactéries ou d’autres microparticules génétiques terrestres qui pollueraient instantanément le site d’amarsissage et tous les lieux proches où s’aventureraient les martionautes, rendant ainsi impossible une étude sérieuse sur la recherche d’éventuelle vie antérieure sur la planète rouge.

Le plus important but scientifique de ce voyage serait annihilé dès la première seconde de la présence humaine sur place.

Trouver des traces de vie extraterrestre sur Mars serait une fabuleuse découverte en termes d’exobiologie. Elle permettrait de confirmer l’existence d’un deuxième lieu, en plus de la Terre, où la vie aurait éclos dès que les conditions de température et de pression l’auraient permis. C’est-à-dire, à peu près au même moment que sur notre planète, après la deuxième période de bombardement météoritique que nous avons décrite au début de ce livre. Il y a environ 3,5 milliards d’années, tout semble indiquer que les conditions étaient réunies pour que la vie apparaisse sur Mars, y compris la présence d’eau à l’état liquide et une atmosphère plus épaisse, donc davantage protectrice et permettant des températures plus clémentes.

Jusqu’à présent, toutes les sondes ou rovers envoyés sur Mars ont été méticuleusement stérilisés, mais il serait impossible de désinfecter de toute trace de germe microbien ou de bactérie les combinaisons des martionautes (entre autres). En contaminant la surface de Mars par notre présence physique, nous commettrions une irréparable pollution et une erreur monumentale. Tel Heinrich Schliemann cherchant Troie et saccageant irrémédiablement les couches supérieures de son chantier de fouille pour arriver directement au niveau de l’époque d’Homère, nous risquerions de brouiller la possible histoire biologique de Mars par nos propres bactéries bien terrestres.

Il est par ailleurs très étonnant que cet argument de la recherche de la vie soit régulièrement mis en avant par des agences spatiales telles que la NASA ou l’ESA dont on connaît le sérieux à propos de ces questions fondamentales, sans que soit évoqué le risque induit par l’exploration humaine ni des pistes de solutions pour y remédier.

Certes, la surface de Mars est inhospitalière pour les organismes complexes que nous sommes. Même des bactéries isolées seraient mises à rude épreuve. En revanche, une récente étude japonaise (menée par Yuko Kawaguchi de l’Université de Tokyo) a montré qu’en groupe, des bactéries peuvent survivre des années aux conditions extrêmes rencontrées à l’extérieur de l’ISS, car une couche de bactéries mortes à l’extérieur du groupe protège les bactéries au centre. L’étude montre qu’au sein d’une couche de 1,5 mm, les bactéries testées (Deinococcus radiodurans), sont capables de survivre encore après huit ans. C’est dire si nous ne sommes pas au bout de nos surprises quant aux capacités d’adaptation des micro-organismes qui nous accompagnent partout.

L’astrophysicien David Weintraub est très conscient du problème de contamination et mène depuis quelques années une vaillante croisade contre la présence de l’homme sur Mars. Il a publié en 2018 un livre intitulé Life on Mars: what to know before we go (Vie sur Mars : ce qu’il faut savoir avant d’y aller, Princeton University Press) dans lequel il demande un moratoire au départ d’humains sur Mars. En novembre de la même année, il explique clairement dans un article paru sur le site theconversation.com : « Coloniser Mars signifie contaminer Mars, et donc ne plus jamais savoir si elle abritait de la vie antérieure. »

Un peu avant, en juin 2018, le Prof. Todd Huffman, de l’Université d’Oxford, expliquait : « Certaines bactéries terrestres peuvent renaître après des décennies dans l’espace, faire atterrir un humain chargé de bactéries sur la planète pourrait potentiellement effacer l’une des plus grandes découvertes de l’histoire humaine. »

Dont acte.

3e PARTIE

L’ÊTRE HUMAIN
EST INDISSOCIABLE
DE LA TERRE

Non, nous ne vivrons pas sur Mars, nous n’y installerons aucune colonie.

Au vu de ce qui précède, on en vient même à se demander pour quelle raison des êtres humains devraient tenter un voyage aussi périlleux vers une planète-désert… Et pour aller y faire quoi ? Protéger notre chair et nos organes vitaux du rayonnement cosmique ou solaire dès que l’on quitte la Terre est coûteux en énergie et fort compliqué à assurer pendant trois ans. Une fois sur place, nos fragiles organismes ne sont pas faits pour supporter les conditions de température et de pression qui y règnent sans une complexe technologie d’habitats spécialement conçus et de lourdes combinaisons. Les matériaux qui pourraient nous aider à y parvenir dans des normes de sécurité et de confort acceptables restent à être inventés. À coups de dizaines de milliards de dollars.

Des personnes aussi motivées qu’Alyssa Carson, jeune Américaine de 19 ans, continuent pourtant de croire qu’elles feront un jour partie d’une tentative de voyage aller (et peut-être retour) vers Mars. La NASA et l’ESA, épaulées par plusieurs partenaires privés, prêts à investir à perte des sommes colossales, parviendront-elles à mettre sur pied une mission de cette envergure ? Nous en doutons fort. Et si tel devait être le cas, la probabilité qu’elle se termine par une catastrophe financière et humaine est très grande.

Depuis l’âge de 3 ans, Alyssa Carson rêve d’être la première personne à poser le pied là-bas. Il suffit de l’entendre parler pour constater que sa fougue et son dynamisme ne sont pas feints. Les Américains ont une étonnante capacité de concrétiser parfois leurs rêves les plus fous, comme celui de devenir la première puissance mondiale au sortir de la Seconde Guerre mondiale ou de poser le pied sur la Lune avant les autres. Néanmoins, quelques-uns de leurs rêves, comme celui de Martin Luther King, ne se sont toujours pas réalisés, alors qu’ils ne demandent aucun moyen financier particulier…

Dans la question de la conquête de Mars, un autre rêve est souvent évoqué ces dernières années, celui de la rendre habitable pour notre espèce par un fabuleux procédé, celui de la terraformation. Fabuleux au sens propre du terme : « Qui appartient à la fable, à l’imaginaire, au merveilleux. »

Voyons pourquoi.

TERRAFORMATION :
MYTHES ET LÉGENDES

Terraformation, quel beau néologisme.

Quel enthousiasmant programme pour les générations à venir : transformer des planètes pour les rendre habitables ! Mars, Encelade, Titan, plus loin encore, ce ne sont pas les destinations qui manquent.

Mais à l’heure de la destruction peut-être inéluctable de notre propre biosphère, la question peut se poser de l’opportunité d’une telle démarche. Au-delà du fait que faire essaimer notre espèce prédatrice dans l’Univers ne nous semble pas, éthiquement, une bonne idée, il est évident que l’entreprise est d’une telle complexité qu’elle reste hors de notre portée.

La terraformation de corps célestes est impossible, sauf dans les films à gros budget de Hollywood.

D’une certaine manière, les scénaristes de Total Recall (Paul Verhoeven, 1990) l’ont compris en imaginant une civilisation extraterrestre très évoluée qui, en des temps immémoriaux, avait mis en place sur la planète rouge une immense machinerie capable de transformer la glace martienne en nuages et en pluie bienfaisante, en moins de temps qu’il ne faut pour l’écrire ou presque. Même ici, ce n’est donc pas vraiment l’humanité qui parvient à enrichir l’atmosphère de Mars en air respirable.

Terraformer d’autres planètes est une vue de l’esprit, car il y a deux éléments que nous ne maîtriserons jamais : le temps et la gravitation.

Terraformation : une entreprise colossale sur des millions d’années

Dans la première partie de ce livre, nous avons rapidement décrit les presque 4 milliards d’années après la deuxième période de bombardement météoritique qu’il a fallu pour que notre biosphère terrestre devienne apte à abriter la vie multicellulaire ailleurs que dans les océans. Il y a 541 millions d’années, au début du Cambrien, tout était enfin prêt pour que les premiers animaux marins complexes puissent se développer en de multiples variétés. Quelques millions d’années plus tard, ces animaux aquatiques devinrent amphibiens, puis terrestres et aériens.

Sur Mars, même si nous découvrons un jour que la vie bactérienne ou cellulaire a démarré il y a plusieurs milliards d’années, rien de tout ce qui s’est produit plus tard sur Terre n’a eu lieu. Pour envisager ne serait-ce que de pouvoir y revêtir des combinaisons plus légères et y vivre un peu plus confortablement, il faudrait dans un premier temps alourdir l’atmosphère pour qu’elle soit bien plus épaisse et chaude qu’elle n’est actuellement et la rendre ainsi plus protectrice et tempérée. Il faudrait aussi la modifier de telle sorte qu’elle ressemble le plus possible à l’atmosphère terrestre, c’est-à-dire faire en sorte qu’elle contienne un quart d’oxygène pour trois quarts d’azote, quelques petits pourcentages de gaz rares et du fameux CO2 qui est en train de bouleverser notre climat. Par-dessus tout ça, l’idéal serait d’obtenir une bonne couche d’ozone pour bloquer les UV solaires.

Actuellement, l’atmosphère de Mars est très différente de la nôtre. Elle est composée de 96 % de CO2, 2 % d’argon, 2 % d’azote et d’autres gaz. Sa composition est en fait très semblable à la composition de l’atmosphère primitive de la Terre, avant que les cyanobactéries ne commencent à l’enrichir en oxygène. Elle est également très similaire à l’atmosphère actuelle de Vénus. Si Mars n’est pas plus hospitalière avec une telle proportion de gaz carbonique, la même proportion qui assure sur Vénus un effet de serre monumental (464° C à la surface), cela montre bien que l’effet chauffant de ce gaz n’agit pas sur la planète rouge.

Le problème de Mars est sa faible atmosphère, autrement dit le manque de pression au sol. C’est ce qui rend les gaz à effet de serre inopérants. Même en rajoutant de la vapeur d’eau, qui a un fort pouvoir réchauffant, ce serait peine perdue.

Donc qu’importe l’effet de serre, c’est de la masse qu’il faudrait apporter dans l’atmosphère martienne.

Mais comment faire ?

Terraformation chimique ou nucléaire : la meilleure façon de rendre inhabitable une planète

Certains projets de terraformation de l’atmosphère martienne ne considèrent que l’option de réchauffer la planète par l’augmentation des gaz à effet de serre, ce qui aurait en réalité comme conséquence principale de rendre la planète encore moins habitable que maintenant. La NASA évoque une solution très complexe qui consisterait à créer des usines à gaz sur place, par exemple des usines qui émettraient dans l’atmosphère martienne des chlorofluorocarbures ou d’autres gaz à base de fluor, qui ont un effet de serre prononcé. Or, on a vu les effets destructeurs de ces gaz sur la couche d’ozone terrestre. Leur interdiction au niveau planétaire en 1987 suite au Protocole de Montréal est même un des très rares exemples où les États sont parvenus à un accord international. Certes, il n’y a pas d’ozone sur Mars, mais si l’on se place dans l’optique d’une terraformation au sens fort du terme, c’est-à-dire qui devrait permettre aux humains d’y évoluer sans protection, il semble étonnant d’évoquer l’utilisation massive de substances néfastes dans le cas de l’atmosphère terrestre. Et qui d’ailleurs risqueraient d’être tout aussi inopérantes à faible pression que le CO2 déjà présent en masse.

Oublions donc les chlorofluorocarbures.

D’autres projets consistent à utiliser l’eau et le CO2 piégés à la surface martienne pour enrichir son atmosphère. Comme la Terre, Mars est dotée de deux calottes polaires. Sur Mars, elles sont riches en glace, elle-même composée d’eau et de CO2. Mais comment parvenir à les volatiliser ? La NASA mentionne la possibilité de recouvrir les calottes de poussière, ce qui les ferait absorber plus de radiation solaire. Elle mentionne également la possibilité d’utiliser des explosifs.

Une variante extrême de cette seconde solution a été proposée par un entrepreneur bien connu du grand public et dont nous avons déjà parlé, Elon Musk. On peut être l’inventeur de la voiture électrique la plus performante du marché, mais lancer de bien abracadabrantes propositions destinées à réchauffer l’atmosphère martienne.

En 2015, Musk, jamais à court d’idées percutantes, a proposé de faire exploser des bombes atomiques afin de vaporiser les calottes de Mars. Voilà qui n’est pas sans rappeler le scénario du film de Paul Verhoeven, mais en passant par une solution nettement plus agressive. Mars était déjà inhabitable, elle deviendrait en plus radioactive ! Pour rendre son projet plus attrayant, la société SpaceX a même réalisé des t-shirts Nuke Mars (littéralement nucléariser Mars) que l’on peut commander sur son site. Sur ces t-shirts la planète rouge n’est plus rouge, elle est verte et bleue, ce qui en apparence, la rend nettement plus hospitalière alors qu’il s’agit là d’un pur fantasme.

Vraisemblablement sensible au problème de la contamination radioactive de Mars, Elon Musk est revenu sur son projet l’année dernière, en août 2019, par l’entremise d’un tweet vraiment surprenant : « Nuke Mars se réfère à un flux continu d’explosions de fusion nucléaire à très faibles retombées au-dessus de l’atmosphère pour créer des soleils artificiels. Tout comme notre Soleil, cela ne rendrait pas Mars radioactif. »

Elon Musk parle certainement de pilonner Mars avec des bombes H (nettement moins radioactives que la bombe A). Pour assurer ce « flux continu », un nombre considérable d’ogives serait nécessaire. Au-delà du fait que cette proposition est en violation flagrante du Traité de l’espace (ONU, 1967), ce projet impliquerait de faire décoller de notre planète toutes ces têtes nucléaires. Non seulement c’est dangereux, mais cela ne manquerait pas de créer de fortes tensions diplomatiques entre les différentes nations dotées de la puissance nucléaire.

D’ailleurs, selon son tweet du 20 août 2019, il est revenu sur l’idée de la fusion nucléaire et propose une nouvelle façon de faire : « Il pourrait être logique d’avoir des milliers de satellites réflecteurs solaires pour réchauffer Mars vs soleils artificiels (à déterminer). »

Ainsi, il faudrait envoyer des « milliers de satellites réflecteurs » à des millions de kilomètres de la Terre. À quel coût ? Avec quels moyens ? Rien n’est expliqué à ce sujet, ni sur la technologie envisagée, sans doute parce que celle-ci reste à développer.

De son côté, la NASA le dit clairement : avec les moyens dont nous disposons aujourd’hui, la terraformation de Mars est impossible. Nancy Jones et Bill Steigerwald, du Goddard Space Flight Center de la NASA, ont mis en ligne le 18 juillet 2018 sur le site de l’agence un document dont le titre est on ne peut plus clair : Mars terraforming not possible using present-day technology (La Terraformation de Mars n’est pas possible avec la technologie actuelle).

Depuis deux décennies, nous connaissons de mieux en mieux la surface, l’atmosphère et la composition de Mars. Nous l’avons dit, le mécanisme de réchauffement par gaz à effet de serre n’agit pas sur Mars. Essayer de l’enclencher avec le CO2 présent dans son sol serait tout aussi impossible, non seulement parce qu’une grande partie n’est pas facile d’accès avec les moyens actuels qui sont très énergivores, mais surtout parce qu’il n’y en aurait simplement pas assez. L’eau de ses calottes polaires ne pourrait pas à elle seule parvenir à épaissir et réchauffer l’atmosphère martienne. Même entièrement vaporisée, le recyclage des calottes polaires en vapeur d’eau ne ferait passer l’atmosphère martienne que de 0,6% à 1,2% de celle de la Terre, alors qu’il faudrait la gonfler ou alourdir d’un facteur 100. De plus, ce serait rendre impossible l’utilisation de cette eau facile d’accès à des fins de consommation ou d’irrigation, et donc très contradictoire en vue d’une terraformation complète de la planète.

Jones et Steigerwald ajoutent : « Les missions MAVEN et Mars Express de l’Agence spatiale européenne montrent que la majorité de l’ancienne atmosphère potentiellement habitable de Mars a été évaporée dans l’espace, emportée par le vent solaire et le rayonnement. Bien sûr, une fois que cela se produit, l’eau et le CO2 ont disparu pour toujours. Même si cette perte a été évitée d’une manière ou d’une autre, permettant à l’atmosphère de s’accumuler lentement par le dégazage de l’activité géologique, le dégazage actuel est extrêmement faible ; il faudrait environ 10 millions d’années pour doubler l’atmosphère actuelle de Mars, selon l’équipe. »

Comme il est impossible d’accélérer le dégazage d’une planète et qu’il ne faut pas simplement doubler l’atmosphère actuelle mais la centupler, il va falloir être patient, très patient…

Terraformer Mars : gravité et température, l’équation impossible

La difficulté de terraformer Mars tient également à des raisons physiques très simples.

Une planète d’une certaine masse, c’est-à-dire exerçant une certaine force de gravitation, ne peut retenir son atmosphère que si celle-ci n’est pas trop chaude, car la thermodynamique nous explique que la température est associée à une vitesse d’agitation des molécules. Si la température, donc cette vitesse, est trop grande dans les couches supérieures de l’atmosphère, elle permet aux molécules d’échapper à la gravitation de la planète et de s’évaporer dans l’espace. Bien qu’elle soit plus loin du Soleil que nous, et donc dans une zone plus froide, la petite masse de Mars l’empêche de garder son atmosphère.

La seule solution serait d’augmenter la masse de la planète elle-même, mais ça, même les auteurs de romans de science-fiction les plus désinhibés n’ont osé l’imaginer.

Un autre facteur aggravant dans le cas de Mars est son absence de magnétosphère protectrice : le vent solaire, en venant la frapper directement, emporte son atmosphère encore plus facilement. Là aussi, pas moyen de générer une dynamo globale qui permette cette protection à grande échelle.

On le constate donc clairement, la première étape d’une terraformation de Mars (la doter d’une atmosphère comparable à la nôtre) n’est pas réalisable. Par voie de conséquence, tout le reste du projet consistant à couvrir la surface martienne de végétation, forêts, lacs et rivières ne sera pas possible non plus. Mars la rouge le restera et ne deviendra jamais Mars la verte ou Mars la bleue, comme l’a imaginé Kim Stanley Robinson dans La Trilogie de Mars.

Dès lors, au lieu de perdre notre temps à imaginer des mondes meilleurs loin d’ici, pourquoi ne pas investir toute cette énergie et ces moyens à remettre en état le nôtre ? L’actuelle qualité de vie sur Terre n’en a plus pour longtemps au vu de notre consommation excessive d’énergies fossiles. Les signes de dégradations climatiques irréversibles se multiplient et une démographie en constante croissance n’annonce pas une diminution de l’impact humain sur l’état global de notre biosphère.

Posons-nous donc la question : au lieu de vouloir terraformer notre voisine, pourquoi ne pas terranettoyer notre biosphère et nos océans pendant qu’il en est encore temps ?

Ce ne sont pas les idées et les bonnes volontés qui manquent. Nous avons déjà parlé du projet Reverdir le Sahara. Dans son livre L’Odyssée du plastique (Éd. Favre, 2020), le navigateur français Éric Loizeau nous présente la fondation Race for Water et son étude systématique des océans. Au cours du périple de leur bateau solaire sur trois tours du monde, l’équipage a relevé des centaines de milliers de micro-déchets plastiques le long des littoraux. Pour lutter contre cette grave pollution des mers, il faudrait dans un premier temps réduire grandement l’utilisation de cette matière si peu biodégradable. Selon une étude publiée par la revue Science en juillet 2020, l’activité humaine va encore et toujours dans le sens contraire, et si rien n’est fait rapidement, la masse de plastique rejetée dans l’environnement pourrait tripler d’ici à 2040.

L’équipe de Race for Water a mis au point une petite usine nommée Biogreen capable de transformer ces déchets plastiques en électricité. Une solution gagnant-gagnant qui permet de recycler un matériau très polluant en énergie, tout en créant de l’emploi dans des régions en développement.

De nos jours, il serait bien plus intelligent d’investir dans de telles initiatives plutôt que de vouloir aller réchauffer une planète qui n’est, répétons-le, qu’un désert inhabitable pour des formes de vie telles que la nôtre et dénué du moindre intérêt pour l’avenir de l’humanité.

LA CONSTERNATION
DES CONSTELLATIONS

Starship : on croit rêver

Le 28 septembre 2016, Elon Musk a donné une conférence lors de la réunion annuelle de l’IAC (International Astronautical Congress) qui s’est tenue à Guadalajara (Mexique). Il a présenté à cette occasion son ambitieux projet de colonisation de Mars. Depuis ce jour-là, les feux de la rampe se sont durablement tournés vers l’entreprise SpaceX et ses prouesses en matière d’astronautique. Il faut reconnaître que l’entrepreneur ne fait pas les choses à moitié et sait user de tout son charisme pour attirer l’attention des médias. Grâce à un show soigneusement préparé et riche en annonces fracassantes sur la conquête de notre voisine, cette conférence a été un modèle du genre.

La NASA, nous l’avons vu, a un vaste projet de retour sur la Lune qui serait en quelque sorte la porte d’entrée à l’exploration de Mars par des humains. Elle a les moyens techniques, scientifiques et surtout opérationnels pour y parvenir. Si nous parlons à nouveau de SpaceX et son étonnant président, c’est bien parce que cette entreprise d’astronautique a développé un projet de voyage habité vers Mars, et que, contrairement à des initiatives comme Mars One ou The Mars Society, elle aurait aussi les moyens physiques (industriels et technologiques) pour entreprendre une telle expédition interplanétaire. Du moins, en pure théorie.

À Guadalajara, Elon Musk a annoncé que l’humanité deviendrait bientôt une « multiplanetary species » (espèce multi-planétaire). Pour y parvenir, il compte implanter une colonie sur Mars, ce qui sera possible très prochainement grâce au véhicule Starship de SpaceX. Toute personne voulant s’y rendre pourra le faire facilement pour un prix équivalant à l’achat d’une maison moyenne aux États-Unis (environ 200 000 dollars). À terme, il prévoit d’envoyer un million d’habitants sur Mars dans cinquante ou cent ans. Les premiers départs devraient avoir lieu dès 2026.

Au moyen de deux dessins animés très bien réalisés et bluffants, il a montré les grandes lignes du voyage et l’intérieur de son vaisseau interplanétaire, le Starship, capable d’embarquer de 100 à 200 voyageurs. Il n’hésite pas affirmer que le voyage sera « a lot of fun » (beaucoup de plaisir), car il y aura à son bord un restaurant, des écrans pour des conférences et les passagers pourront s’amuser avec des jeux de zéro-gravité. Bien qu’il présente son vaisseau comme un bateau de croisière de luxe, un rapide calcul sur la base des documents fournis par SpaceX laisse douter du réel confort du véhicule : dans le descriptif technique de Starship, la partie utilisable du vaisseau a un volume maximal de 860 m3. C’est certes un bel espace, mais s’il compte vraiment le faire occuper par 100 voyageurs (ou 200), cela ne laisse que 8,6 m3 par personne (ou 4,3 m3). Bagages, eau et nourriture compris… A lot of fun, vraiment ?

Le voyage proprement dit pourrait ne durer que 80 jours grâce à une vitesse d’échappement de l’orbite terrestre double de celle utilisée jusqu’à présent pour les envois de sondes sur Mars (6 km/s au lieu de 2,9).

Il n’est pas entré dans trop de détails techniques, même s’il a dit quelques mots sur le meilleur type de carburant pour une telle mission et décrit ses fameux moteurs de propulsion, les Raptor. Précisons qu’en la matière il est pleinement compétent. La réussite de son lanceur Falcon 9 dont le premier étage revient se poser sur Terre (une première en matière de vols spatiaux) en est la meilleure preuve. En à peine dix-huit ans, SpaceX a démontré sa grande maîtrise dans l’envoi d’objets en orbite basse terrestre et a fait preuve d’innovation technologique dans le domaine.

Nous en avons encore eu une belle manifestation lors du premier transfert d’astronautes vers l’ISS réalisé par sa société le 30 mai 2020, conclu sans problème le 2 août suivant avec le retour des deux astronautes américains, Doug Hurley et Bob Behnken, à bord de la même capsule Crew Dragon qu’à l’aller.

Mais Elon Musk est un personnage ambivalent. Son discours de Guadalajara contient bien des approximations. Nous ne les détaillerons pas ici mais, à titre d’exemple, relevons qu’il élude la question essentielle de la protection des voyageurs face au rayonnement cosmique et au vent solaire.

Il ne dit rien non plus sur la présence et la composition d’un éventuel équipage à bord qui s’occuperait de la maintenance technique de l’appareil et des tâches ingrates quotidiennes, comme gérer et nettoyer le restaurant ou les lieux d’aisances, pour ne citer que ces deux exemples triviaux, mais incontournables. Peut-on demander à des passagers ayant payé 200 000 dollars par personne de s’occuper de ces besognes rébarbatives et désagréables jour après jour pendant plusieurs mois ? Non, bien sûr.

Ces mêmes passagers, seront-ils d’accord de boire de l’eau recyclée avec l’urine de tout le monde ? Nous en doutons fort. Dès lors, comment emporter suffisamment d’eau pour tout le monde sachant que les besoins quotidiens par personne sont de 11 litres ? Pour un voyage de 80 jours, il faudrait embarquer 88 tonnes d’eau, ce qui est beaucoup. La question se complique encore en arrivant sur Mars, puisqu’il y faudrait toujours 11 litres d’eau par personne et par jour. Signalons au passage que ces 11 litres sont estimés pour la consommation de personnes spécialement entraînées pour vivre de manière spartiate pendant quelques mois sur l’ISS. L’Américain moyen, quant à lui, consomme normalement 132 litres d’eau par jour…

Mais là où nous ne pouvons que douter encore plus de l’avenir du projet martien de SpaceX, c’est lorsqu’on aborde la question de la vie sur la planète rouge proprement dite. Elon Musk n’explique rien à ce sujet. Il ne présente toute l’aventure de Starship que sur le plan du simple voyage aller, mais pas sur celui de la création et de l’organisation de la colonie martienne (à propos de laquelle il précise simplement, comme le fait The Mars Society, qu’elle devra être la plus autosuffisante possible pour ne dépendre que très peu de ravitaillements depuis la Terre).

De quel type seront les habitats et comment seront-ils construits ? Pas de précisions à ce sujet. Comment les habitants de Mars parviendront-ils à l’autosuffisance énergétique et alimentaire ? Mystère. Nous l’avons vu, vivre sur une planète-désert aux écarts thermiques redoutables est très compliqué et pénible, même pour quatre personnes spécifiquement entraînées pour une telle mission. Qu’en sera-t-il pour une centaine d’individus issus de la société civile, certainement entraînés aussi, mais jusqu’à quel point ? Est-il raisonnable et prudent d’envoyer sur Mars de telles personnes sans une infrastructure préalablement installée et rodée ?

Non, et c’est pour de bonnes raisons qu’Elon Musk ne s’aventure pas dans ce domaine : pas plus que nous, il n’a pas la moindre idée de comment construire une ville pour vivre sur Mars. Logiquement, à un congrès d’astronautique, il s’en tient à l’aspect astronautique du projet, habillé de splendides images de synthèse donnant une grandiose vision d’avenir pour l’humanité. Il est parfois excentrique, mais nous le pensons trop intelligent pour croire lui-même à ce projet bancal, qui semble intégrer si peu de solutions concrètes pour résoudre les innombrables problèmes du voyage et de la vie sur Mars.

Nous pensons donc que la conférence d’Elon Musk de 2016 à l’IAC a été une belle réussite de communication et qu’il est parvenu à ses fins : attirer l’attention sur SpaceX et en faire un acteur incontournable de la conquête spatiale contemporaine.

Dans la dernière partie de son discours, il fait même un petit placement de produit lorsqu’il explique les sources de financement de son grand projet pour Mars. Il évoque l’envoi de milliers de satellites (le projet Starlink, voir ci-dessous) et la possibilité de réaliser des missions géo-commerciales. Ces dernières permettraient dans un avenir proche de transporter rapidement du fret par cargo suborbital vers n’importe quel lieu du globe : de New York à Tokyo en 25 minutes ou la traversée de l’Atlantique en 10 minutes, par exemple.

Étonnamment, après avoir fait miroiter un transport de fret aussi efficace, il précise : « We are not counting on that » (Nous ne comptons pas sur ça). Mais l’attention des investisseurs a été touchée, pour ne pas dire émoustillée. En octobre 2018, le magazine Defense News annonçait que l’armée américaine s’intéressait de près aux développements des transports suborbitaux. Même s’ils ne concèdent que de simples discussions pour le moment, il semble bien que le placement de produit d’Elon Musk lors de sa conférence ait porté ses fruits.

Bien sûr, depuis 2016, le projet a beaucoup évolué et inclut à présent l’envoi sur Mars de nombreux vaisseaux-cargos avant tout départ de voyageurs, car cela permettrait en théorie de résoudre bon nombre de problèmes purement techniques ou de ravitaillement. Mais cela ne résoudrait en rien les questions psychologiques, physiologies et biologiques traitées dans la deuxième partie de notre livre.

Voilà, nous en avons fini avec l’idée de la colonisation de Mars.

Il nous faut maintenant dire quelques mots de projets actuels qui pourraient compromettre encore davantage toute tentative de voyage habité vers Mars.

Starlink & Cie : un scénario Gravity annoncé

Depuis 2019, nous sommes entrés dans une période extrêmement inquiétante de l’histoire. Le déploiement de vastes réseaux satellitaires au-dessus de nos têtes pourrait, d’ici quelques années, en finir avec l’observation astronomique depuis le sol. Plus grave encore, censés mettre à disposition de tout le monde l’internet à haut débit, ils pourraient s’avérer, en cas d’accident, catastrophiques pour les sociétés humaines et pour la suite de la conquête spatiale.

Actuellement, la Terre compte environ 2200 satellites actifs évoluant en orbite proche ou géostationnaire. Ce nombre semble raisonnable et équilibré entre satellites commerciaux de communication, militaires et scientifiques.

Hélas, la mode est maintenant au lancement d’immenses réseaux de satellites permettant d’assurer une couverture internet à haut débit partout sur la Terre, même dans les endroits les plus reculés, même au milieu du Pacifique, merci pour les poissons. Dans le contexte industriel où nous vivons aujourd’hui, une explosion de l’offre est inévitable. Cela fait des années que nous sommes habitués à recevoir des bouquets de télévision numérique de tous types venant du ciel ou par le câble, comprenant des centaines de chaînes proposées par les opérateurs du monde entier. Il est logique que cette nouvelle offre d’internet à haut débit depuis là-haut voie s’affronter différentes sociétés dans une « saine concurrence, libre et non faussée », comme on l’enseigne dans les bons cours d’économie.

Bien entendu, comme nous l’affirment les capitaines d’industrie responsables et performants qui ne travaillent que pour le bien de l’humanité : tout ira bien, tout est sous contrôle. Nous devons les croire sur parole puisque nous avons affaire à des professionnels expérimentés, des gens qui savent.

Certaines ou certains d’entre vous ont peut-être déjà eu l’occasion de voir s’élever dans le crépuscule ces petits trains de perles formés par les satellites Starlink de SpaceX lors de leur lancement. Déjà 715 satellites de cette constellation ont été envoyés à l’heure où nous rédigeons ces lignes. Ces lancements vont se suivre à un rythme effréné dans les années qui viennent, car Starlink n’a pas encore fini de compléter sa flotte, et il n’est de loin pas le seul projet dans ce domaine.

En mai 2020, le nombre de dossiers soumis pour autorisation de lancement de nouveaux satellites se monte à plus de 94 000, c’est-à-dire une augmentation de près de 4300 % par rapport au nombre actuel de satellites :

•12 000 satellites Starlink de SpaceX,

•48 000 satellites prévus pour la constellation OneWeb (Grande-Bretagne et Inde),

•d’autres projets ressemblants, mais de moindre ampleur, comme le projet de Samsung (4200 satellites), la constellation Kuiper d’Amazon (environ 3000 satellites), ainsi que des projets chinois, russes ou canadiens, le tout jusqu’à hauteur de 94 119 satellites.

Ces chiffres donnent le vertige, ces chiffres donnent surtout la nausée.

Comment est-il possible qu’une poignée d’entrepreneurs puisse s’approprier le ciel nocturne de l’humanité tout entière ? On se le demande. Les régulations en ce domaine ne sont gérées qu’au niveau national, autrement dit n’importe quel pays peut s’arroger le droit d’envahir le ciel de ses voisins directs aussi bien que celui de pays se trouvant à leurs antipodes.

Et tant pis pour les potentielles conséquences.

Avec ces myriades de nouveaux satellites que nous pourrions qualifier d’OVMI, objets volants malheureusement identifiés, que restera-t-il de l’observation astronomique depuis le sol ?

Il est difficile d’estimer précisément l’impact qu’auront ces dizaines de milliers d’objets et leurs panneaux solaires orbitant autour de la Terre sur les clichés des télescopes scientifiques situés dans des endroits choisis pour la qualité du ciel, comme le Chili, les îles Canaries ou Hawaii. Ce sera encore pire dans le domaine de la radioastronomie, très sensible aux ondes qu’émettront ces satellites pour se géolocaliser les uns par rapport aux autres.

Malgré les efforts que réalise SpaceX pour les rendre le moins lumineux possible, il est à craindre que l’impact soit considérable pour l’astronomie tant professionnelle qu’amateur. Par exemple, l’observation depuis les grands observatoires terrestres des Nuages de Magellan, cible spécialement intéressante par sa richesse en populations stellaires, en pâtira particulièrement, car ils se trouvent à une latitude céleste basse sur l’horizon, latitude qui sera envahie d’une dizaine de satellites à chaque instant. Leurs traînées seront visibles sur la moindre photo prise depuis le sol, rendant le cliché inutilisable.

Des négociations sont en cours et il faut reconnaître que SpaceX se montre très sensible à cette question. Il nous est difficile d’être optimiste quant à l’attitude des autres acteurs dans cette compétition, car prendre des mesures pour minimiser l’impact lumineux des satellites coûte cher et augmente l’ensemble des budgets.

Ce qui est certain, c’est qu’avec l’avènement de tels projets, l’observation astronomique ne sera plus jamais la même et devra s’adapter d’une manière ou d’une autre aux traînées lumineuses que laisseront ces objets en s’interposant entre les capteurs des télescopes et leurs cibles.

Galilée doit se retourner dans sa tombe.

Mais le vrai danger réside surtout dans la possibilité d’une réaction en chaîne suite à un premier accident. En 1978 déjà, Donald Kessler et Burton Cour-Palais tiraient la sonnette d’alarme : à force de multiplier les satellites en orbite autour de la Terre, le risque de collision augmente à vitesse exponentielle. En cas d’impact entre deux appareils, une cascade de collisions pourrait créer une ceinture de débris qui anéantirait en quelques heures ou quelques jours l’utilisation de l’espace pour un bon siècle (Collision frequency of artificial satellites: The creation of a debris belt, paru dans Journal of Geophysical Research, en juin 1978).

Kessler et Cour-Palais avaient raison de s’inquiéter. En effet, le recensement actuel des débris visibles par les télescopes et radars dédiés à cette surveillance fait froid dans le dos :

• 34 000 débris de plus de 10 cm,

• 900 000 débris de 1 à 10 cm et

• 128 millions de débris de moins de 1 cm.

Voici une image de la NASA datant de 2005 montrant la double ceinture de débris existant il y a quinze ans. La première ceinture entoure la planète de débris en orbite terrestre basse et plus loin de nous se trouvent les débris géosynchrones, c’est-à-dire circulant de manière géostationnaire au-dessus de la Terre.

Il faut bien comprendre que là-haut les choses se passent différemment que sur le sol : un débris d’un centimètre n’est pas du tout anodin comme on pourrait l’imaginer, ce n’est pas simplement un petit bout de métal. Les objets en orbite se déplacent à de très grandes vitesses. En moyenne, cette vitesse est de 10 km/s, soit 36 000 km/h, ce qui est une vitesse plus que considérable : notre petit bout de métal d’un centimètre est chargé de la même énergie cinétique qu’une voiture lancée à 50 km/h contre un mur. L’impact est aussi explosif que celui d’une grenade à main !

De nombreux cas de dégâts plus ou moins importants subis par des satellites, notamment sur leurs panneaux solaires, ont été rapportés ces dernières années. Qu’une de ces miettes de métal vienne à frapper un point sensible d’un satellite en fonction (une batterie, une chambre à pression) et c’est l’explosion, suivie d’un éparpillement dans toutes les directions de milliers de débris plus ou moins grands et incontrôlables. Le scénario connu sous le nom de syndrome de Kessler a servi de base à la trame narrative du film Gravity d’Alfonso Cuarón de 2013.

Avec la multiplication de ces satellites dans le ciel, la probabilité qu’un scénario à la Kessler se produise tôt ou tard ressort de moins en moins du domaine du cinéma de science-fiction : malgré tout le soin apporté à leur conception, il est impossible de garantir le parfait fonctionnement d’une telle quantité d’objets complexes pendant toute leur durée de vie. En cas de défaillance technique importante, impossible de dire combien d’autres satellites seraient touchés, mais certainement assez pour mettre en péril les innombrables échanges qui dépendent des satellites de communication classiques. Il se pourrait, par exemple, que l’on perde en quelques heures des services d’internet de gestion de l’énergie, ce qui provoquerait inévitablement une interruption de certains services publics de première importance comme l’eau et l’électricité. La fin du monde ? Certainement pas, mais une crise mondiale à côté de laquelle celle de la pandémie actuelle nous semblera une ridicule petite histoire sans intérêt.

Le risque zéro n’existe pas. Nous le constatons avec les marées noires. Il est évident que la quantité de pétrole qui navigue jour après jour sur les mers et les océans est énorme et ne pose pas de soucis en temps normal et tant que tout se passe bien. Mais qu’un seul navire, de taille moyenne, comme le Prestige ou l’Erika, chavire et lâche sa cargaison près des côtes et c’est une dramatique pollution qui vient endommager l’environnement pour des mois ou des années, et mettre en grande difficulté l’économie de vastes régions côtières.

Sur plus de 94 000 satellites, il y en aura forcément un ou deux qui dysfonctionneront un jour ou l’autre, ou dont le désorbitage final ne se passera pas comme prévu. En cas de syndrome de Kessler, il y a un risque bien plus important encore : entourer notre planète d’une enveloppe de débris si dense que plus aucune fusée ne pourrait décoller pendant plusieurs générations. Les satellites arrivant en fin de vie ne pourraient plus être remplacés et peu à peu certains services pourraient disparaître, comme le réseau GPS dont on n’imagine plus se passer.

La conquête spatiale connaîtrait des dizaines d’années d’arrêt total et toute perspective de voyage vers Mars au moyen de majestueux vaisseaux spatiaux tels que Starship serait bien évidemment remise aux calendes grecques ou même un peu plus tard. Il existe donc une étonnante contradiction pour SpaceX à vouloir mener de front ces deux projets qui pourraient se révéler incompatibles. Plus grave encore : les habitants de l’ISS présents à bord le jour de l’accident subiraient très certainement le sort des occupants de la navette spatiale américaine au début du film d’Alfonso Cuarón.

Dès lors, avant de penser à coloniser Mars ou saturer notre ciel de ces dizaines de milliers de satellites, ne serait-il pas davantage nécessaire et urgent d’entamer une sérieuse réflexion au niveau international sur l’intérêt réel de ces consternantes constellations ?

Assurer au mieux l’avenir de notre civilisation passe par une profonde remise en question de la course effrénée au toujours plus.

MAKE OUR PLANET SMALL AGAIN

Nous ne doutons pas de la sincérité et des meilleures intentions écologiques de l’actuel président français lorsqu’il prononça sa fameuse formule « Make our planet great again », pour riposter à celle nationaliste, égoïste et consternante de son homologue américain.

Il devient pourtant urgent de nos jours de rendre à notre planète sa vraie taille, celle que nous avons décrite dans la première partie de ce livre, c’est-à-dire l’équivalent d’un grain de poussière dans une galaxie très quelconque perdue quelque part dans un super amas galactique comme il en existe tant d’autres dans l’Univers.

Car ce n’est que sur une petite planète que s’écrira notre avenir.

Sur une grande planète, les ressources sont inépuisables, la croissance économique et productiviste peut nourrir son appétit d’ogre à l’infini, les problèmes d’aujourd’hui seront réglés par les géniales découvertes de demain et ainsi de suite pour toujours. Sur une grande planète, pas de responsabilité immédiate, mais des bénéfices à réaliser le plus rapidement possible, de la joie et du bonheur pour tout le monde, tout le temps et si possible tout de suite, la vie est trop courte. Lisez Le Bug humain, de Sébastien Bohler (Robert Laffont, 2019). Vous comprendrez en quelques pages pourquoi tout le monde préfère vivre allègrement et sans se soucier du futur sur une planète supposée géante où tout est permis pour jouir sans entraves. Le neurologue explique que, de la lamproie aux bipèdes technologiques que nous sommes, nos cerveaux sont conditionnés par un bain d’hormones à activer le circuit de la récompense pour obtenir un état de satisfaction. Avec le temps, ce circuit arrive à saturation et demande de plus en plus de stimuli pour parvenir au même niveau de contentement. Fuite en avant garantie…

A contrario, sur une petite planète, l’espace nous est compté, l’atmosphère est saturée de gaz à effet de serre ou de polluants, et finit tôt ou tard par être irrespirable, voire toxique. Sur une petite planète, les terres et les eaux deviennent peu à peu impropres à la consommation, car trop de produits chimiques les ont gorgées de néfastes molécules depuis trop longtemps.

Sur une petite planète, l’urgence a lieu maintenant, pas demain, elle nécessite de réagir vite et efficacement.

Nous n’avons plus le choix.

Il nous faut prendre conscience que nous vivons sur une petite planète.

Notre habitat : la paroi d’une minuscule bulle d’air

Beaucoup pensent que sur cette petite planète, ce sera la recherche scientifique qui sauvera l’espèce humaine. Mais la relation du grand public avec la science est ambivalente, pour ne pas dire schizophrénique. Lorsqu’il s’agit de trouver un remède contre telle ou telle maladie, vive la science. Mais lorsqu’elle démontre que la Terre est ronde et vieille de 4,5 milliards d’années, à bas la science, du moins pour certains.

En ce début de XXIe siècle, il est on ne peut plus attristant de voir la résurgence de croyances que l’on pensait disparues à tout jamais. L’histoire du platiste Michael Hughes est sidérante de bêtise et très inquiétante pour les générations futures. Voulant prouver que la Terre « a la forme d’un frisbee », il s’est construit une petite fusée propulsée à la vapeur d’eau capable de monter à 1500 mètres de hauteur. Le parachute qui devait le freiner lors de la descente s’étant entortillé au moteur de la fusée dès le décollage, il est mort écrasé au sol le 22 février 2020. Si elle ne s’était pas terminée si tragiquement, cette stupide aventure aurait de quoi faire sourire cinquante ans après Apollo 11.

Il est tout aussi inquiétant d’apprendre que selon l’IFOP, en 2017, 9 % de Français, c’est-à-dire presque un sur dix, pensait « possible que la Terre soit plate et non pas ronde comme on nous l’enseigne dans les écoles. »

Nous avons déjà évoqué la première photo de la Terre prise par un des membres d’équipage d’Apollo 8 nous montrant notre planète flottant au-dessus du sol lunaire sur un grand fond noir. À la page suivante, voici cette photo prise par William Anders le 24 décembre 1968.

Depuis, grâce aux images des nombreux satellites d’observation, nous nous sommes habitués à voir notre planète sous toutes ses coutures et d’en constater l’indéniable beauté. Nous l’admirons aussi grâce aux images prises depuis l’ISS qui nous permettent de voir n’importe quelle région de la Terre depuis 400 km de hauteur. Depuis quelques années, nous disposons même d’applications sur nos téléphones portables grâce auxquelles nous pouvons zoomer et dézoomer sur notre lieu d’habitation ou n’importe quel lieu du monde autant que nous voulons.

Mais, malgré ce foisonnement d’images, il reste des personnes pour prétendre que la Terre a une forme de frisbee… allez comprendre.

Et de grands scientifiques pour dire : « La Terre est le berceau de l’humanité, mais on ne passe pas sa vie entière dans un berceau. »

Constantin Tsiolkovski (1857-1935) est considéré comme le père fondateur de l’astronautique russe, puis par la force des choses, soviétique. Quasiment autodidacte, il parvint à devenir maître de mathématique et de physique à Borovsk, au sud-ouest de Moscou. Il fut un inventeur prolifique dans le domaine des moteurs à vapeur, des planeurs ou des dirigeables. Il mit au point la première soufflerie russe et rédigea en 1903 un ouvrage intitulé L’Exploration des espaces cosmiques par des appareils à réaction. Dans ces pages, il fait preuve d’une étonnante capacité à deviner et prédire ce que va devenir la conquête de l’espace proche au moyen de fusées. Dès le début du XXe siècle, il anticipe les fusées à propergol liquide et à stabilisation gyroscopique, composées de plusieurs étages. Il imagine aussi une station spatiale à orbite variable. Stupéfiant.

Mais emporté par son élan, il finit par adhérer à une métaphysique universelle, le panpsychisme, qu’il est inutile de décrire ici. Selon lui, l’être humain est appelé à l’expansion cosmique, donc forcément, comme un enfant, à quitter son berceau.

Vous l’aurez compris, tout cet ouvrage tend à démontrer que ce ne sera pas le cas, que nous ne quitterons pas notre berceau terrestre. Comme nous allons le voir avec le paradoxe de Fermi, notre planète n’est pas un berceau, mais bel et bien notre seul et unique habitat. La comparaison de la Terre avec un berceau est donc fallacieuse, car dans un berceau, le bébé est tout seul et tout ce qui est important pour sa survie physique et psychique est hors du berceau : sa famille, sa nourriture, etc.

Néanmoins, on comprend mieux la fameuse phrase de Tsiolkovski quand on apprend que dans sa perspective panpsychique, le futur de l’humain dans le cosmos ne se fera pas seulement sous forme physique, mais aussi sous forme de purs esprits ou de corps énergétiques. Plus d’un siècle plus tard, force est de constater que les prédictions de Tsiolkovski ne se sont pas toutes avérées des plus judicieuses.

Un dernier mot sur la photo de William Anders ci-dessus.

Ce qu’elle nous donne à voir, au-delà de la beauté d’une planète habitable, est surtout la fragilité de notre biosphère. Notre véritable et unique habitat n’est qu’une fine couche d’air d’environ 5000 mètres de hauteur (la ville la plus haute du monde se trouve au Pérou, La Rinconada à 5300 mètres), tempérée en moyenne terrestre à 15° C.

En proportion, cela représente une coquille à la surface de notre globe aussi fine qu’une feuille de papier de 0,1 millimètre entourant un ballon de football.

Peu de chose, avouons-le.

N’oublions pas que cette fine biosphère est une émanation de notre planète. Elle a été modelée au fil de 4,5 milliards d’années d’évolution chimique, sa constitution est relative à la masse de la Terre, englobée et stabilisée par sa magnétosphère. Elle est unique parce que la Terre est unique. Irremplaçable et bien sûr, comme nous l’avons vu, impossible à recréer sur une autre planète.

À ce sujet, la prochaine fois que vous entendrez quelqu’un dire que le futur de notre planète est compromis par l’activité humaine, vous soupirerez une fois de plus : non, la Terre va très bien, notre petite planète rocheuse continuera de tourner pendant encore 4 ou 5 milliards d’années autour du Soleil sans aucun souci majeur. Lorsque notre étoile sera en fin de vie, elle finira par avaler notre planète, mais il y a de la marge.

Vous ferez un gros clin d’œil amusé à cette personne et lui direz : « Mais non, la Terre se porte à merveille, vous vouliez sûrement parler de l’avenir de notre biosphère, n’est-ce pas ? »

L’histoire de la vie sur Terre : une lente coévolution unique, non reproductible et impossible à exporter

L’histoire de l’évolution de la vie sur notre planète a été longue, très longue. Semée de glaciations globales ou de périodes très chaudes, cette histoire ne suit pas un déroulement linéaire allant d’un point A à un point B, mais plutôt un circuit inextricable passant par de nombreuses étapes se succédant de manière aléatoire et dont beaucoup nous resteront à jamais inconnues.

Au-delà des catastrophes climatiques ou des extinctions de masse que la vie a traversées, il est une caractéristique de l’évolution biologique qui est rarement mise en avant : l’interdépendance des milieux physiques (terrains, montagnes, lacs, rivières, etc.) et des organismes qui y vivent (de la bactérie au diplodocus). Selon que les premiers seront arides ou accueillants, la vie s’y développera peu ou beaucoup et de manières très différentes selon les latitudes. La diversité du vivant provient de la diversité des milieux dans lesquels elle se développe, comme la diversité des langues humaines découle de la diversité des lieux où sont nées les civilisations.

Mais l’interdépendance dont il est question ici va bien plus loin que la diversité des espèces vivantes. Cellules primitives, algues et premiers poissons sont apparus dans les océans de manière parallèle et ont grandi en taille et en quantité les uns par rapport aux autres. Il en est allé de même sur les terres émergées : la vie végétale a précédé les premiers amphibiens, car sans végétal, pas de nourriture, et ainsi de suite.

L’expansion de la vie sur Terre, lente mais inéluctable, est une cascade d’événements concaténés et d’interrelations précises entre des organismes vivants très divers dans des circonstances géoclimatiques multiples et changeantes, une relation de dépendance qui opère depuis les premières archaebactéries jusqu’à l’instant où vous lirez cette phrase. En tant qu’organismes vivants, nous dépendons tous les uns des autres, ne serait-ce qu’au sens de l’immense chaîne alimentaire qu’est le vivant considéré dans son ensemble.

Dans ce vaste essor des espèces végétales et animales, personne n’est irremplaçable bien sûr, mais tout le monde participe d’une manière ou d’une autre à la cohérence des environnements et des ressources alimentaires s’y trouvant. Un tel biotope n’est pas exportable ni reproductible ailleurs. Même sous cloche antiradiations cosmiques, il ne nous sera pas possible de créer des mini-biotopes stables, ne serait-ce que sur la Lune, car pour maintenir une vie cohérente et active, il faut bien plus qu’un peu de terreau maintenu nourrissant à grand renfort de chimie dans de minuscules habitacles.

Imaginer l’être humain séjournant loin de la Terre pendant de longues années reste un fantasme, ne nous leurrons pas, et deviendrait vite un pur cauchemar. De bonnes conditions de vie demandent bien plus que des combinaisons efficaces ou des habitats à l’épreuve du rayonnement cosmique. L’humain a besoin du changement des saisons, du chaud et du froid, du souffle du vent, des plages estivales, des forêts d’automne et des montagnes enneigées, du chant des oiseaux et bien sûr du contact direct de notre peau avec l’extérieur. Y compris avec des insectes.

Tout cela sera impossible ailleurs que sur Terre.

Sans tout cela, le dépérissement physique et moral serait rapide et inexorable.

Fragiles bipèdes, nous sommes dépendants de la richesse foisonnante de la nature au sein de laquelle nous sommes apparus, filles et fils de cette fine bulle d’air respirable qui entoure une microscopique planète tellurique située à bonne distance de son étoile.

Que reste-t-il du paradoxe de Fermi ?

Giovanni Schiaparelli est devenu célèbre en 2016 lorsque son nom fut donné à la première sonde martienne envoyée conjointement par l’ESA et Roscosmos (malheureusement écrasée en touchant le sol). En 1877, il avait dessiné une carte de Mars avec des parties très contrastées, des mers et des terres selon lui. Entre elles, il pensait deviner des structures qu’il appellera canaux (canali en italien), mais il ne les qualifia pas d’artificiels.

Quelques années plus tard, en 1895, Percival Lowell franchira ce pas et dessinera une nouvelle carte de Mars, bien plus détaillée, comprenant un réseau très serré de canaux courbes ou rectilignes qui selon lui ne pouvaient être naturels. Ils devaient donc avoir été construits par les martiens (carte ci-dessous).

Pour Lowell, l’existence des martiens ne faisait pas le moindre doute. Ils devaient avoir construit ces canaux pour lutter contre l’aridité de la planète en transportant l’eau des calottes polaires vers les régions habitées.

Il n’en fallait pas plus pour que naisse le mythe des petits hommes verts et qu’il s’installe définitivement dans l’inconscient populaire. En 1898, Herbert George Wells publie La Guerre des mondes, un des premiers romans de science-fiction décrivant l’invasion de la Terre par des extraterrestres belliqueux. Ce scénario sera brillamment mis en ondes quarante ans plus tard, le 30 octobre 1938, par Orson Welles pour la radio américaine CBS (Columbia Broadcasting System). La panique déclenchée par l’émission auprès de certains auditeurs a été grandement exagérée, mais l’événement marqua durablement les esprits.

C’est dans ce contexte qu’apparaît le paradoxe de Fermi. Il fut établi au milieu du siècle dernier, époque où même des scientifiques de renommée mondiale comme Carl Sagan, demeuraient convaincus qu’il y avait de la vie sur Mars.

Enrico Fermi est un physicien italien (1901-1954) lauréat du prix Nobel de physique de 1938 pour : « Sa démonstration de l’existence de nouveaux éléments radioactifs produits par bombardement de neutrons et pour sa découverte des réactions nucléaires créées par les neutrons lents. » Peu avant la Seconde Guerre mondiale, Fermi émigre aux USA et travaille à l’Université de Chicago à l’élaboration du premier réacteur nucléaire. Puis, au Laboratoire national de Los Alamos jusqu’à la fin de la Seconde Guerre mondiale, il collabore au fameux projet Manhattan qui allait aboutir à la fabrication de la première bombe atomique de l’histoire de l’humanité.

En 1950, Enrico Fermi et Edward Teller (physicien nucléaire hongro-américain, 1908-2003) déjeunent avec quelques scientifiques à Los Alamos. La conversation porte sur les observations d’OVNI (objets volants non identifiés). Cette conversation informelle entre collègues conduira au paradoxe de Fermi.

Ce paradoxe est le suivant : si l’apparition d’une civilisation technologiquement avancée est une chose fréquente dans l’Univers, donc dans notre Galaxie, nous aurions déjà dû avoir des preuves de l’existence d’une autre civilisation que la nôtre et même avoir été visités par elle.

En effet, puisque notre Galaxie est bien plus âgée que la Terre (environ 10 milliards d’années, plus du double), des civilisations technologiquement avancées devraient avoir eu le temps d’apparaître bien avant nous et atteindre un niveau de développement supérieur au nôtre. Fermi établit le temps de colonisation de la Galaxie entre 1 million et 100 millions d’années, durée bien plus courte que l’âge de la Voie lactée et de notre Système solaire. Par conséquent, ces civilisations technologiquement avancées devraient avoir eu plusieurs fois le temps d’essaimer dans la Galaxie et parvenir jusqu’à nous.

Or, jusqu’à maintenant, aucune trace irréfutable de leur existence n’a été découverte.

D’où le paradoxe.

Depuis les années 1950, d’importantes découvertes ont été réalisées dans le domaine de l’astrophysique et dans la connaissance de l’Univers et les premières réponses à ce paradoxe apparaissent rapidement.

D’abord, il y a l’immensité des distances à parcourir entre deux systèmes solaires ayant d’éventuelles planètes habitées. Nous l’avons vu avec la sonde Voyager 1 : elle ne se trouve qu’à 20 heures-lumière de la Terre après quatre décennies de voyage. Les moyens à mettre en œuvre pour se rendre vers une étoile proche sont encore du domaine de la recherche fondamentale. Les barrières de la relativité restreinte semblent difficiles à remettre en question, voyager à la vitesse de la lumière n’est possible que pour une particule sans masse…

La deuxième réfutation au paradoxe de Fermi apparaît à l’époque de la guerre froide entre l’URSS et les USA : les espèces vivantes dotées d’intelligence forgent inévitablement des systèmes guerriers entre nations et l’augmentation de la population due aux progrès techniques conduit à des conflits de plus en plus meurtriers. La course à l’armement des grandes puissances aboutit à la maîtrise de la force nucléaire, puis à l’élaboration d’armes de destruction massive nucléaire, chimique ou autres. Tôt ou tard, lors d’un embrasement final, la ou les civilisations des planètes habitées s’autodétruisent avant de pouvoir élaborer des projets de colonisation de l’espace proche ou lointain.

Au vu de l’impossibilité de vivre en paix sur notre planète, ce scénario est crédible. Malgré des religions poly ou monothéistes prônant l’amour divin et celui du prochain comme de soi-même, malgré l’art, la culture, malgré les Lumières du XVIIIe siècle, malgré la Déclaration universelle des droits humains, malgré deux horribles guerres mondiales qui auraient dû nous servir de leçon, nous le constatons en ce début de XXIe siècle, les tensions économiques et diplomatiques entre nations demeurent exacerbées par de sinistres intérêts nationaux ou économiques. L’ONU n’a plus voix au chapitre depuis longtemps. Comme en 1914, une étincelle pourrait déclencher le pire.

Mais à notre humble avis, le paradoxe de Fermi se résout tout simplement, d’une manière que vous aurez sûrement déjà devinée : les organismes qui apparaissent sur les planètes habitables ne sont pas faits pour voyager très loin de leur biotope originel, car ils sont beaucoup trop fragiles et vulnérables pour survivre dans le vide interplanétaire et encore moins interstellaire.

Un peu comme le poisson que l’on sort de l’eau, dès que nous quittons la biosphère où nous sommes apparus, nous nous retrouvons dans un vide cosmique qui ne nourrit pas, qui ne donne pas d’air à respirer et d’eau à boire. À quelques centaines de kilomètres de notre planète, pas de problème : l’expérience de la Station spatiale, ravitaillée une fois par mois, nous prouve depuis vingt ans qu’il est possible d’y vivre sans trop de soucis sanitaires majeurs quelques mois, une année ou même un peu plus. Mais au-delà, tout se complique de manière exponentielle.

Il nous faut donc accepter avec humilité notre condition de bipèdes terrestres qui le resteront à tout jamais. Cela nous est d’autant plus difficile à admettre que depuis que nos ancêtres bipèdes ont quitté l’Afrique, nous n’avons cessé de conquérir des territoires de plus en plus vastes, de plus en plus lointains, jusqu’à occuper, au cours du XXe siècle, la moindre niche écologique où nous pouvons trouver de quoi nous sustenter et un minimum de confort environnemental.

Dans l’inconscient collectif, cette course effrénée à l’appropriation de nouvelles terres ne peut pas, ne doit pas s’arrêter. Maintenant que nous nous sommes répandus sur l’ensemble des cinq continents, nous ne pouvons pas imaginer un seul instant que l’élan se brise. Grâce à la conquête de la Lune par les Américains en 1969, nous pensions que l’espace serait la prochaine frontière, mais une fois la victoire des USA contre l’URSS consommée, plus personne n’a voulu y retourner jusqu’à récemment avec le projet Artemis de la NASA. Ce projet considéré comme une étape préliminaire au départ d’êtres humains vers Mars ira-t-il à son terme ? Certainement. Mais pour toutes les raisons analysées dans ce livre, nous nous permettons de douter fortement de son aboutissement martien.

Si aller sur notre plus proche voisine est si compliqué, voire impossible pour des organismes vivants, nous pensons que le paradoxe de Fermi se résout de la plus naturelle des manières.

Notre civilisation et toutes celles « technologiquement avancées » dont parle Fermi sont en quelque sorte scotchées à leur planète-mère. Cette solution au paradoxe de Fermi a l’avantage de répondre au principe de parcimonie, tel que décrit par le philosophe anglais Guillaume d’Ockham au XIVe siècle. Selon ce principe « toutes choses étant égales, c’est la solution la plus simple qui doit être retenue… »

CONCLUSION :
IL N’Y A PAS DE PLANÈTE B

En commençant à devenir sédentaires il y a environ 12 000 ans, nous avons mis le doigt dans un engrenage à la fois fascinant et terrible.

Avant la fameuse révolution néolithique, nous étions en constant déplacement sur la Terre, toujours à la recherche du meilleur endroit pour vivre. Pendant tout le paléolithique (de 3,3 millions d’années à 12 000 ans avant le présent), quel que soit le territoire où étaient parvenus à se rendre les Homo sapiens, ils avaient appris à habiter sa géographie, ses plaines, ses vallées, ses montagnes. Ils savaient où aller pendant les saisons chaudes et les saisons froides afin de toujours trouver eau et nourriture en suffisance. Au fur et à mesure des millénaires, ils ont appris à s’adapter à des environnements en mutation. Leur Terre était une terre nourricière et grâce à leurs constants déplacements, nos ancêtres jouissaient d’une grande diversité alimentaire et d’une santé robuste, comme l’explique si bien Yuval Noah Harari dans son livre Sapiens, une brève histoire de l’humanité (Albin Michel, 2015).

Avec l’avènement de la sédentarité, tout a commencé à changer.

L’être humain, non content de finir par peupler la grande majorité des surfaces émergées, a pris le dessus sur presque tous les autres animaux terrestres, les a apprivoisés, domptés, élevés pour les manger à sa meilleure convenance. Il a aussi inventé l’agriculture et ce faisant, a développé une relation passionnelle et possessive à la terre. Au cours de ces douze derniers millénaires, l’être humain est devenu maître tout autant qu’esclave de sa chère Terre. Dès le début du néolithique, cultiver des céréales a été un dur combat : contre les éléments climatiques, les insectes ravageurs ou les maladies végétales, contre eux-mêmes et leur insatiable besoin de conquêtes, source de guerres territoriales de plus en plus meurtrières. Malgré tout, peu à peu, avec l’évolution des techniques, l’humanité est parvenue à maîtriser son environnement de mieux en mieux et, grâce à l’accroissement des réserves alimentaires, a connu une rapide croissance démographique qui se poursuit de nos jours.

Mais à quel prix !

L’utilisation intensive des sols et l’emploi massif d’intrants ou d’engrais chimiques depuis le XXe siècle ont certes grandement facilité la tâche des agriculteurs et permis à ces derniers, de moins en moins nombreux, de nourrir des milliards d’êtres humains. Mais ces pratiques entraînent la destruction et l’épuisement des sols sur une très large partie de la planète. Sans compter les ravages industriels faits aux forêts et l’exploitation brutale du sous-sol sous toutes ses formes (minerai, terres rares, pétrole, etc.). Combien de temps pourrons-nous continuer cette course à la production et à la croissance ? Difficile à estimer, la seule chose qui soit sûre en ce début de XXIe siècle, c’est que ce mode d’appropriation des ressources terrestres n’est ni viable ni durable. Les limites physiques de notre planète seront atteintes à plus ou moins brève échéance, il faudra bien un jour revoir notre copie et mettre un terme à un productivisme qui ne peut être infini que dans les business plans d’entrepreneurs aveugles à la réalité sphérique et close de notre biotope naturel.

Avec la révolution néolithique, l’être humain est devenu en quelques courts millénaires le maître des territoires, des végétaux et des autres animaux qui l’entouraient. Ce faisant, l’humanité a peu à peu et inévitablement développé une structure de pensée politique, religieuse et culturelle la présentant comme une entité supérieure et séparée de la nature. Allant de succès en succès, devenant de plus en plus nombreux, nous avons cru pouvoir faire plier la nature et tout ce qu’elle contient à notre bon plaisir, car telle était la volonté des dieux et des déesses.

Aujourd’hui, pour ne prendre que cet exemple, les cultures hors-sol sous serre nous donnent le sentiment de pouvoir nous passer du terreau biologique. Ajoutez à cette étonnante culture en hydroponie le miracle de la chimie moderne, et évidemment, dans un futur proche, radieux et conquérant, il est facile d’imaginer que nous puissions exporter des plants de patates et de salades vertes sur la Lune d’abord, Mars ensuite et sur bien d’autres planètes quelques minutes plus tard.

C’est oublier un peu vite que nos santés physiques et mentales sont bien fragiles et nécessitent beaucoup plus que leur dose quotidienne de calories, de minéraux et d’oligo-éléments. Nos organismes ne survivent pas et ne prospèrent plus en ne mangeant que des tubercules accompagnés de laitue romaine. De même, on ne reste pas sain d’esprit en vivant en permanence cloîtré dans des baraquements blindés contre le rayonnement cosmique, minuscules, soumis à des écarts thermiques éprouvants, dépendants d’un système d’approvisionnement énergétique pouvant faillir à tout moment.

Même sur Mars, trouverions-nous exaltant de ne pouvoir nous promener que pendant de courts moments et toujours enfermés dans des combinaisons pressurisées ? Prisonniers d’un complexe appareillage dont dépend notre survie, la tension serait palpable à chaque instant et un sentiment de peur dominerait chaque sortie, car la moindre déchirure de notre deuxième peau entraînerait une mort instantanée.

Non, nous humains, n’évoluons pas dans une zone spéciale en dehors de la nature dans laquelle nous pourrions faire ce que bon nous semble, ici comme ailleurs. Nous sommes partie intégrante du vivant terrestre, des paysages et des climats avec lesquels nous nous sommes codéveloppés, notre bio-tope : le lieu de la vie.

Nous ne pourrons pas nous en extraire impunément.

La biosphère terrestre où nous sommes apparus et sans laquelle nous ne pouvons vivre est bien plus qu’une atmosphère respirable et protectrice, faite d’océans et de terres émergées. Elle est composée de territoires multiples et variés, de masses d’eau salée ou douce sur lesquelles et dans lesquelles fourmillent un ensemble d’êtres vivants interagissant les uns avec les autres dans un éternel recommencement et un subtil équilibre qui se réinventent jour après jour depuis l’origine de la vie.

Sans aller jusqu’à identifier notre planète à un être vivant à part entière, tel que le décrit la fameuse théorie Gaïa de James Lovelock, nous devons accepter que la biosphère qui s’est créée et a évolué à sa surface lui est indissociable. Des milliards de bactéries, des oiseaux, des insectes, des animaux sauvages ou de compagnie, des graines et des végétaux de toutes sortes, des champignons, les nuages, le vent, les cascades, les dimanches après-midi sous la tonnelle, ce biotope est unique et non exportable, sur Mars ou ailleurs. Sans lui, loin de lui, nous ne pouvons survivre que quelques mois à grand renfort de technologie complexe et coûteuse.

Et puis… ce n’est pas nous qui l’avons créé, nous ne saurons pas le recréer ailleurs.

Nous sommes intimement convaincus que la colonisation de Mars ne se fera pas et qu’un hypothétique premier et dernier voyage vers cette planète se transformera rapidement en un fiasco historique et une bien triste débâcle. Nous sommes tout aussi convaincus qu’une telle tentative serait une aberration et un non-sens scientifique qui, loin d’apporter des réponses à la question de l’éventuelle apparition de la vie sur une autre planète que la Terre, polluerait Mars irrémédiablement de nos bactéries et nos cellules trop terrestres, trop bac-terriennes.

Laissons à Hollywood ce qui appartient à Hollywood, tout y devient si facile !

Nous l’avons évoqué dans ces pages, habiter sur Mars ne pose pas de problème insurmontable, Matt Damon (alias Mark Watney) s’y est nourri de pommes de terre bio pendant de longs mois en attendant le retour de ses collègues pour un périlleux sauvetage. Terraformer Mars est plus délicat, mais pas impossible : après mille et une péripéties, le costaud Arnold Schwarzenegger (alias Douglas Quaid) déclenche d’un solide et auguste plat de la main la machine à créer des atmosphères d’une antique civilisation, opération qui ne prend que quelques minutes.

Nous avons fait référence à quelques autres films de science-fiction et nous allons en faire une dernière.

Lorsque la commandante Ellen Ripley (Sigourney Weaver) se réveille dans son lit d’hôpital au début d’Aliens, deuxième film de la fameuse saga (James Cameron, 1986), la Terre apparaît à travers la fenêtre là-bas au fond. L’héroïne se trouve donc dans une station orbitale et aucun mouvement rotatif ne semble lui être appliqué puisque notre planète est immobile à travers la vitre. Or, le spectateur trouve parfaitement logique qu’il règne une gravité normale dans cet endroit pourtant situé à quelques milliers de kilomètres du sol terrestre.

Et ainsi de suite, ad nauseam, ad astra.

À grand renfort d’effets spéciaux de plus en plus réussis, le cinéma de science-fiction a installé depuis quelques décennies la gravité terrestre dans des vaisseaux spatiaux qui en sont totalement dépourvus. Leurs occupants y mènent une vie quasiment normale, mangent et boivent comme vous et moi des aliments qui ne flottent pas dans l’air, ne souffrent en rien du rayonnement cosmique, ont des os solides et des muscles cardiaques en pleine forme. La confusion que ces films, au demeurant souvent exceptionnels, a installée dans l’inconscient collectif est telle que des rêves de colonisation martienne semblent réalisables à court ou moyen terme. Et ce, même pour certains scientifiques ou techniciens de haut vol.

Il est temps de quitter le monde virtuel des studios de cinéma ou des jeux vidéo intergalactiques et revenir sur Terre dans un monde bien concret, fragile, très fragile, dont il nous faut prendre dès à présent le plus grand soin. L’expérience du SARS-Cov-2 nous démontre si besoin est la vulnérabilité de l’humanité et l’interdépendance du vivant.

Il est temps de cesser de nous comporter comme des enfants gâtés exigeant tout, tout le temps, tout de suite, et traitant la Terre comme si elle était un supermarché à notre disposition exclusive. Avant qu’il ne faille nous rebaptiser Homo avidus, retrouvons la dignité de vrais Homo sapiens.

Il est temps de prendre conscience qu’avec la puissance vient la responsabilité, celle de préserver la biosphère qui nous a fait naître avec nos compagnons de voyage à écailles, chitine, plumes ou poils, ainsi que l’immense diversité des végétaux qui nous nourrissent tous. Nous ne pourrons pas tout saccager et partir ailleurs continuer notre train-train destructeur et insouciant.

Non, aucune escape-planet n’est à notre portée, il n’y a pas de planète B, C ou D à proximité, sur laquelle trouver refuge en cas de malheur ou pour commencer une nouvelle histoire humaine. Même avec une biosphère dégradée à l’extrême par notre insatiable avidité, la Terre reste plus accueillante et favorable à la vie que n’importe quelle autre planète du Système solaire. Quant aux exoplanètes, elles sont bien trop lointaines, inatteignables.

Nous ne vivrons jamais ailleurs que sur Terre.

Certains d’entre nous continueront à aller régulièrement passer quelques mois à survivre de manière totalement artificielle et dépendante sur des stations orbitales, ou pourquoi pas sur la Lune, mais rien de plus.

La prochaine fois que vous retournerez sur le petit banc vert, là-bas au bord du champ, pour contempler les Alpes, le Mont-Encore-Blanc et le lac Léman, vous réaliserez que nous ne pouvons pas vivre sans la beauté multicolore de la nature terrestre.

Nous en sommes biologiquement indissociables.

GLOSSAIRE

ANNÉE-LUMIÈRE

Distance parcourue par la lumière en un an. Les photons voyagent à 300 000 km/s, ils parcourent donc 18 millions de kilomètres en une minute, un peu plus d’un milliard de kilomètres en une heure, près de 26 milliards de kilomètres en un jour, 780 milliards en un mois, et donc près de 10 000 milliards de kilomètres en une année.

ARCHAEBACTÉRIES

Organismes unicellulaires dépourvus de noyau. Les archaebactéries diffèrent des bactéries par leur génétique et leur métabolisme, et forment l’un des trois domaines du vivant avec les bactéries et les eucaryotes dont nous faisons partie.

CATALOGUE DE MESSIER

Catalogue de nébuleuses et d’amas stellaires établi entre 1774 et 1784 par Charles Messier puis complété par divers astronomes dont Camille Flammarion. Il contient 110 objets identifiés par la lettre M suivie de leur numéro de découverte.

CEINTURE D’ASTÉROÏDES

Zone du Système solaire située entre Mars et Jupiter et où l’on trouve une bonne partie des astéroïdes connus comme Cérès, Vesta, Pallas, Eros.

COMÈTE

Petit corps du Système solaire, composé essentiellement de neige et de poussières, circulant sur une orbite très allongée autour du Soleil. Lorsque les comètes pénètrent dans le Système solaire interne, la radiation du Soleil fait passer l’eau qui les compose de l’état de glace à l’état gazeux (sublimation), créant une longue queue qui pointe plus ou moins à l’opposé du Soleil. On connaît deux réservoirs de comètes : la ceinture de Kuiper, qui fournit les comètes à courtes périodes (comme la comète de Halley qui revient tous les 76 ans), et le Nuage de Oort, qui fournit les comètes à longues périodes (comme la comète Hale-Bopp, passée en 1997 et qui ne reviendra que 2534 ans plus tard).

DISQUE D’ACCRÉTION

Lorsqu’une étoile se forme à partir d’un nuage de gaz et de poussière, la matière du nuage a tendance à s’aplatir en tournant autour de la protoétoile, formant un disque qui s’incorpore progressivement à l’étoile. Il s’amincit de plus en plus et la matière du disque qui ne tombe pas sur l’étoile peut former des planètes.

ÉNERGIE SOMBRE

Énergie inconnue évoquée pour expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers.

ERGOL

Substance utilisée pour propulser les fusées. Les ergols employés par les navettes spatiales étaient l’hydrogène liquide et l’oxygène liquide. Les lanceurs Falcon de SpaceX utilisent un mélange d’oxygène liquide et une sorte de kérosène.

ÉTOILE VARIABLE

Étoile dont la lumière varie dans le temps. Certaines de ces étoiles, comme les Céphéides, peuvent être utilisées comme des chandelles standards permettant de déterminer les distances dans l’Univers : connaissant leur luminosité intrinsèque, on peut déduire leur éloignement par la différence entre cette luminosité réelle et celle mesurée sur Terre.

EXOPLANÈTE

Planète orbitant autour d’une étoile qui n’est pas le Soleil. La première fut découverte en 1995 par le Prof. Michel Mayor de l’Observatoire astronomique de l’Université de Genève et Didier Queloz, qui était alors son assistant, découverte qui leur a valu le prix Nobel de physique 2019. Cette première exoplanète est située à 51 années-lumière de nous dans la constellation de Pégase et sa nomenclature officielle est 51 Pegasi b.

EXPANSION DE L’UNIVERS

Accroissement de l’échelle de l’Univers au fil du temps. Les objets qui le composent semblent s’éloigner les uns des autres, mais en réalité ils ne bougent pas, c’est l’espace entre eux qui grandit. Il ne faut pas confondre l’expansion avec une explosion, qui met en mouvement les objets les uns par rapport aux autres à travers un espace fixe.

FISSION NUCLÉAIRE

Processus de création d’atomes légers à partir d’atomes plus lourds dont le noyau se casse. Ce processus libère de l’énergie lorsque des atomes plus lourds que le Fer sont en jeu. Ce processus est à l’origine de l’énergie produite par les centrales nucléaires sur Terre.

FUSION NUCLÉAIRE

Processus de création d’atomes lourds à partir d’atomes plus légers dont les noyaux fusionnent. Ce processus fournit aux étoiles l’énergie nécessaire pour briller pendant des millions ou des milliards d’années. Seuls les atomes plus légers que le Fer peuvent fusionner en produisant de l’énergie.

GÉANTE GAZEUSE

Planète constituée d’un petit noyau de roches et de glace entouré d’une épaisse atmosphère de gaz dont les couches internes subissent une si grande pression qu’elles deviennent cristallines.

GÉOCROISEUR

Corps dont l’orbite croise l’orbite de la Terre. La plupart du temps, heureusement, il n’y a pas collision, car les corps ne se trouvent pas au même moment à ce croisement. Néanmoins, l’astéroïde qui déclencha la dernière extinction massive (il y a 65 millions d’années) nous prouve que parfois une collision peut se produire.

HORIZON DES ÉVÉNEMENTS

Distance par rapport au centre d’un trou noir à laquelle un objet ne pourra plus lui échapper. Il est à noter qu’un observateur externe ne peut pas voir l’objet tomber dans le trou noir à cause des effets relativistes extrêmes : il aura l’impression que l’objet ralentit de plus en plus et que la lumière qu’il émet se décale de plus en plus vers le rouge.

INFRAROUGE

Type de lumière dont la longueur d’onde est plus grande que la lumière visible : 0,75 à 15 micromètres (1 µm = 1 millième de millimètre). C’est la lumière émise par les corps ayant une température entre -80° C et +3600° C.

ION

Atome dont le nombre d’électrons est inférieur (ou supérieur) au nombre de protons dans le noyau. Les ions ont donc une charge électrique positive (ou négative).

MAGNÉTOSPHÈRE

Bulle de champ magnétique entourant la Terre. Le champ est généré par le mouvement du noyau liquide à l’intérieur de la Terre. Côté jour, elle s’étend dans l’espace sur 65 000 km, en raison de la compression par le vent solaire, et, côté nuit, jusqu’à 6,3 millions de kilomètres.

MATIÈRE SOMBRE

Matière évoquée pour expliquer le comportement de corps qui semblent soumis à une gravitation plus forte que celle prédite par la seule matière visible. Par exemple, les étoiles d’une galaxie tournent autour de son centre comme si elles subissaient l’attraction d’une immense quantité de matière distribuée sphériquement et bien plus étendue que la galaxie visible.

MÉTÉORITES

Astéroïde ou fragment d’astéroïde qui tombe sur une planète ou sur un autre astéroïde. Sur Terre le frottement avec l’atmosphère volatilise la plupart des fragments, seules les météorites plus grosses qu’un autocar atteignent le sol sans avoir perdu toute leur masse.

NÉBULEUSE

Objet astronomique dont l’apparence ressemble à un petit nuage. De nos jours, le terme nébuleuse ne s’applique qu’aux objets à l’intérieur de notre Galaxie (nuages de gaz et poussière formant des étoiles ou résidu de matière laissé après la mort d’une étoile), mais au début du XXe siècle, il s’appliquait également aux galaxies externes, dont la nature extragalactique était inconnue.

PHOTON

Paquets d’énergie qui compose la lumière dans toute la gamme du spectre électromagnétique qui va des ondes radio aux rayons gamma. À la fois onde et particule, il est le vecteur de la force électromagnétique.

PHYLOGENÈSE

Étude des relations de parenté entre les lignées d’êtres vivants. Ces relations peuvent être établies par la comparaison des caractéristiques physiques ou par des études génétiques.

PLANÈTES NAINES

Les planètes naines du Système solaire sont de petites planètes orbitant directement autour du Soleil, mais qui ne sont pas dominantes dans leur région de l’espace. La plus connue d’entre elles est Pluton qui a été classée en 2006 dans cette catégorie, car elle se trouve dans une région de l’espace où plusieurs corps de taille similaire orbitent également (Charon, Sedna, Quaoar, Eris, etc.). Au sein de la ceinture d’astéroïdes, on trouve l’astéroïde Cérès également classé dans cette catégorie.

PLANÈTES TELLURIQUES

Littéralement, planètes de type terrestre. Se dit d’une planète dont la surface présente une croûte solide et une très fine atmosphère (Vénus, Terre, Mars), ou pas d’atmosphère du tout (Mercure).

PROTOPLANÈTES

Les planètes se forment dans un disque de matière autour de leur étoile, grandissant à partir de l’agglomération de poussière puis de gravillons, formant des corps de plus en plus gros. Lorsqu’ils atteignent une taille de l’ordre du kilomètre, on parle de planétésimes. Lorsque ces planétésimes s’agglomèrent pour former des corps d’une taille de mille kilomètres, on parle de protoplanètes.

RAYONS COSMIQUES

Rayonnement à haute énergie provenant d’un peu partout dans l’espace. Il est principalement constitué de protons et de noyaux d’hélium (99 %). Le pourcent restant est composé de noyaux d’atomes lourds. En frappant la haute atmosphère terrestre (ou la coque d’un vaisseau spatial), ils produisent des cascades de particules secondaires (électrons, positrons, muons, pions) et leur transfèrent leur énergie.

RÉGOLITHE

Couche de poussière et de petits cailloux plus ou moins épaisse recouvrant la surface de la Lune ou de Mars. Elle est produite essentiellement par les impacts de météorites contre les roches de surface.

ROVER

Nom donné aux sondes posées sur Mars et jouissant d’un système de locomotion (roues) leur permettant de se déplacer sur la planète.

SYSTÈME SOLAIRE

Notre Système solaire est composé d’une étoile en son centre, le Soleil, et huit planètes : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune (par ordre d’éloignement). Entre Mars et Jupiter se trouve la ceinture d’astéroïdes, dans une zone où aucune planète n’a pu se former à cause de la perturbation gravitationnelle que Jupiter exerce à cet endroit du Système solaire. Voir aussi Ceinture de Kuiper et Nuage de Oort.

SYSTÈME PLANÉTAIRE

Système composé d’une étoile et des planètes qui orbitent autour d’elle. Depuis la découverte de la première exoplanète en 1995 par Mayor et Queloz, de nombreuses autres ont été découvertes. Elles sont souvent plusieurs autour de leur étoile. Pour différencier ces ensembles de notre Système solaire, on parle de systèmes planétaires.

TRANSNEPTUNIENS

Les transneptuniens, comme leur nom l’indique, sont des planètes naines situées au-delà de l’orbite de Neptune, c’est-à-dire dont l’orbite est supérieure à 30 unités astronomiques (voir ci-dessous) à leur périhélie (point le plus proche du Soleil). Parmi eux se trouve Pluton. Voir Planètes naines.

TROU NOIR

Corps dont la caractéristique est que la vitesse d’échappement (vitesse nécessaire pour échapper à son attraction gravitationnelle) est supérieure à la vitesse de la lumière. L’adjectif noir décrit ainsi le fait que les photons eux-mêmes ne peuvent s’en échapper.

UNITÉ ASTRONOMIQUE

Une unité astronomique (UA) est la distance moyenne de notre planète au Soleil, soit 149 597 870,7 km.

VENT SOLAIRE

Particules s’échappant de la haute atmosphère du Soleil, essentiellement des électrons, des protons et des noyaux d’hélium. Quand ces particules atteignent la Terre, on leur doit les aurores boréales et, parfois, des dysfonctionnements sévères de certains satellites de télécommunications.

VITESSE DE LA LUMIÈRE

La lumière voyage dans le vide à la vitesse de 299 792,458 km/s. Cela représente 7,5 fois le tour de la Terre à l’équateur en une seule seconde.

VITESSE RADIALE

Vitesse mesurée dans la ligne de visée de l’observateur, c’est-à-dire la vitesse à laquelle un astre s’approche ou s’éloigne de nous. Cette vitesse est mesurée grâce à l’effet Doppler, qui décale la lumière vers le bleu (si l’astre s’approche) ou vers le rouge (si l’astre s’éloigne de nous).

Quelques lectures pour aller plus loin… tout en restant sur Terre

Sébastien Bohler, Le Bug humain, Robert Laffont, 2019

Jean-Édouard Buchter, Reverdir le Sahara, Favre, 2019

Muriel Gargaud, Hervé Martin, Purificación López-García, Thierry Montmerle, Robert Pascal, Le Soleil, la Terre… la vie, Belin-Pour la Science, 2009

Yuval Noah Harari, Sapiens, une brève histoire de l’humanité, Albin Michel, 2015

Étienne Klein, Discours sur l’origine de l’Univers, Flammarion, 2010

Éric Loizeau, L’Odyssée du plastique – Race For Water, Favre, 2020

André Maeder, L’Unique terre habitée ?, Favre, 2012

Michel Mayor, Pierre-Yves Frei, Les Nouveaux mondes du cosmos – À la découverte des exoplanètes, Seuil, 2001

Philip et Phylis Morrison, l’Agence Charles, Ray Eames, Les Puissances de dix, Belin-Pour la Science, 1982

Pascal Picq, Au Commencement était l’homme – De Toumaï à Cro-Magnon, Odile Jacob, 2003

Mary Roach, Packing for Mars, W. W. Norton & Company, 2011

Gilles Ramstein, Voyage à travers les climats de la Terre, Odile Jacob, 2015

REMERCIEMENTS

Nous tenons à remercier tout d’abord Pierre-Marcel Favre, car sans sa persévérance, ce livre n’aurait jamais vu le jour. Nous lui sommes très reconnaissants pour son soutien et ses conseils avisés tout au long du processus de rédaction.

Un grand merci à l’équipe des Éditions Favre, Aline, Jenny, Sophie, Laurane, pour leur grande réactivité et dynamisme, ainsi que pour les nombreux articles sur Mars qu’elles et M. Favre nous ont fait parvenir.

Un immense merci à Michel Mayor pour avoir su trouver, malgré un agenda de ministre, un peu de temps à nous consacrer pour lire notre manuscrit et rédiger la préface du livre. Merci à lui et son épouse Françoise pour les dynamiques et passionnantes conversations qui en ont résulté.

Nos chaleureux remerciements vont à Mayte García qui a été notre première beta lectrice. À travers ses suggestions et ses commentaires avisés, elle nous a donné pleine confiance dans notre projet.

Notre plus vive gratitude va aussi à Julliard & García Associés. Leur relecture attentive et minutieuse a grandement amélioré la lisibilité et la qualité littéraire de notre texte.

Pour terminer, nous remercions vivement Cyril Georgy pour sa relecture scientifique pointue.

TABLE DES MATIÈRES

PRÉFACE DE MICHEL MAYOR

REMARQUE LIMINAIRE

AVANT-PROPOS

1RE PARTIE

OÙ SOMMES-NOUS DANS L’ESPACE-TEMPS ?

L’ESPACE

Le Système solaire à l’échelle de Paris

Mouvements de la Terre et du Système solaire

La Voie lactée à l’échelle de Paris

Photographier la Voie lactée ?

Le voisinage galactique

Qu’y a-t-il dans un petit coin de ciel totalement noir ?

La mousse cosmique

LE TEMPS TERRESTRE

Mille, un million, un milliard

4,57 milliards d’années, l’âge de la Terre

Formation du Système solaire et bombardements météoritiques

Magnétosphère et atmosphère protectrices

Glaciations, oxygénation et cellules à noyau

Orogenèse, hydrographie et méandres de l’évolution

2E PARTIE

NOUS NE VIVRONS PAS SUR MARS

GÉOGRAPHIE PLANÉTAIRE

Orbites elliptiques et distances réelles

Trajet courbe et corrections de trajectoire

Durée du voyage habité et amarsissage

Résumé des précédentes missions vers Mars

VOYAGER VERS MARS : LA RÉALITÉ AU QUOTIDIEN

Projets et études en cours

Quel vaisseau pour quel équipage ?

L’expérience MARS 500

Promiscuité, sexualité, etc. : le facteur humain

La santé dans l’espace

Protection des corps humains

Réparations dans l’espace

VIVRE SUR MARS

Arriver, mais dans quel état ?

Habitats à la surface ou dans des tunnels de lave ?

Combinaisons pressurisées, oxygène et maladie des caissons

Météorologie martienne : écarts de température et tempêtes de poussière

De l’agriculture sur Mars ?

CONCLUSIONS MARTIENNES

3E PARTIE

L’ÊTRE HUMAIN EST INDISSOCIABLE DE LA TERRE

TERRAFORMATION : MYTHES ET LÉGENDES

Terraformation : une entreprise colossale sur des millions d’années

Terraformation chimique ou nucléaire : la meilleure façon de rendre inhabitable une planète

Terraformer Mars : gravité et température, l’équation impossible

LA CONSTERNATION DES CONSTELLATIONS

Starship : on croit rêver

Starlink & Cie : un scénario Gravity annoncé

MAKE OUR PLANET SMALL AGAIN

Notre habitat : la paroi d’une minuscule bulle d’air

L’histoire de la vie sur Terre : une lente coévolution unique, non reproductible et impossible à exporter

Que reste-t-il du paradoxe de Fermi ?

CONCLUSION : IL N’Y A PAS DE PLANÈTE B

GLOSSAIRE

Quelques lectures pour aller plus loin… tout en restant sur terre

REMERCIEMENTS

4e de couverture