Observation et étude de Mars

Dans cette série de trois articles, j'aborderai un sujet qui me tient particulièrement à coeur depuis plusieurs années: l'astronomie et l'exploration spatiale. Le premier, "Observation et étude de Mars", traite en particulier de la Planète Rouge, parce que c'est celle qui me fascine le plus. J'y inclus un petit descriptif, ses caractéristiques principales, un petit historique des missions d'observation et d'exploration qui y ont été et qui sont menées de nos jours. Le second article, "Exploration du Système Solaire", reprend plus généralement la liste et la description des tous les corps célestes de notre système stellaire, baptisé Système Solaire: le Soleil, les planètes ou proto-planètes, leurs satellites ou lunes, et enfin les ceintures d'astéroïdes et comètes. Le troisième et dernier article, "Exo-planètes", décrit ce que sont les exo-planètes, c'est-à-dire les planètes découvertes et observées hors de notre système stellaire, dans le cosmos ou l'espace lointain, leur étude et observation par les télescopes terrestres ou orbitaux.

1. Définition générale.

L'exploration de Mars est l'étude de la planète Mars par des véhicules ou engins spatiaux lancés depuis la Terre, à l'aide de sondes orbitales d'observation, Rovers ou "Robots-Véhicules" se déplaçant à sa surface, etc. Cette étude scientifique a véritablement débuté à la fin dans la dernière décennie du 20ème siècle, avec le Programme Probes de la NASA. Son objectif est la collecte de données et l'accumulation des connaissances sur le système martien, axées principalement sur sa formation géologique et sur son potentiel d'habitabilité, c'est-à-dire la faisabilité d'installer un habitat autonome humain, dans l'espoir d'une probable colonisation future de la planète Rouge et de ses lunes satellites. Et qui sait? De son hypothétique "Terra-Formation", mais nous entrons-là dans le domaine de la Science Fiction...

Photo 1 - Robot d'exploration MSL Curiosity sur Mars, 6 octobre 2015

2. Status actuel de Mars.

L'étude interplanétaire est une tâche immense, fort coûteuse et très compliquée techniquement. L'exploration de Mars a connu de ce fait un taux d'échec important et retentissants, surtout au début. Deux tiers des engins spatiaux destinés à cette planète ont échoué à remplir leur mission, la plupart avant même qu'elle ne commence. Plusieurs missions ont à l'inverse rencontré des succès inespérés et inattendus, comme les robots MER (ou Mars Exploration Rover) jumeaux Spirit et Opportunity, qui se sont posés sur Mars respectivement les 4 et 25 janvier 2004, et le MSL (Mars Science Laboratory) Curiosity, qui a atterrit sur la planète rouge le 26 novembre 2011.

Photo 2 - Robots d'exploration MER Spirit et Opportunity, posés sur Mars en janvier 2012

Le MER Spirit a cessé d'émettre en 2010. Le 24 octobre 2016, les deux autres robots scientifiques envoyaient toujours des signaux et des données vers la Terre: le MER Opportunity et le MSL Curiosity. Six autres satellites ou sondes spatiales orbitales surveillent, photographient, étudient et analysent la surface de la planète: Mars Odyssey (NASA, lancé en 2001), Mars Express (ESA, 2003), Mars Reconnaissance Orbiter (NASA, 2005), Mars Orbiter Mission, ou Mangalyaan en sanscrit (Inde, 2013), Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission, ou MAVEN (NASA, 2013), et ExoMars Trace Gas Orbiter (ESA et Roscosmos/Russie, 2016).

Photo 3 - Sonde spatiale orbitale Mars Odyssey, lancée en 2001

3. Projet de colonisation de Mars.

Le 24 janvier 2014, la NASA indique que les études des deux robots Curiosity et Opportunity porteront désormais sur la recherche d'anciennes formes de vie, sur l'analyse de la biosphère ou écosystème, l'étude chimique et la recherche de micro-organismes et des traces d'environnement océanique, fluviaux ou lacustres, des lieux qui pourraient s'adapter à une future colonisation et habitation permanente par des humains.

Photos 4 et 5 - Ellen Stofan, Chief NASA Scientist, 22 June 2012: "Our Plan Is to Colonize Mars"

Quelques vidéos Youtube ci-dessous (en anglais), illustrant la future et probable colonisation humaine et la construction d'infrastructures et habitations permanentes sur le sol martien...

4. Historique des missions passées et présentes.

Entamées en 1960, les Soviétiques ont lancé un programme d'observation de Mars. Mais sans succès initial. A plusieurs reprises, ils tentent d'effectuer des vols aller-retour et des mises en orbites autour de cette planète, y compris le 4 novembre 1962, le lancement raté de Mars 2MV-3 No.1 ou Sputnik 24, dont l'objectif initial était de se poser sur le sol martien.

Le premier succès d'un vol aller-retour vers Mars est accompli par la sonde Mariner 4 de la NASA, les 14 et 15 juillet 1965. Mais il faut attendre le 14 novembre 1971 pour que Mariner 9 réussisse la première mise en orbite martienne. La masse de données récoltées permettent alors d'accroître dans de notables proportions les connaissances sur cette planète, et de concevoir et développer les futures technologies des engins spatiaux destinés à cette étude, qui sont encore utilisées de nos jours...

Photo 6 - Mariner 9, lancé par la NASA le 30 mai 1971, est la première sonde
spatiale à se placer sur orbite de Mars, le 14 novembre de cette année

Les deux premiers engins spatiaux à toucher le sol martien sont les sondes soviétiques Mars-2, le 27 novembre, et Mars-3, le 2 décembre 1971. La descente contrôlée de la première échoue, et elle s'écrase au sol. Mais la seconde parvient à se poser sans difficulté majeure.

En 1975, la NASA lance le programme Viking, qui consiste en deux sondes orbitales. Les deux engins réussissent à se poser sur Mars en 1976. Viking-1 reste opérationnelle pendant six ans, et Viking-2 pendant trois ans. Elles permettent toutes deux de visualiser les premières photographies panoramiques en couleur du sol martien.

Photo 7 - Illustration de la sonde soviétique Phobos-2, réalisée le 24 novembre 2005

Statistiquement, les deux tiers des engins spatiaux envoyés vers Mars ont connu une fin prématurée et ont échoué dans leur mission. La Planète Rouge acquiert vraiment une réputation d'être un objectif d'exploration spatiale difficile. Après la disparition de Phobos-1 et Phobos-2 en 1988, voici une liste des missions martiennes qui ont fini prématurément:

• Mars Obserser (NASA), en septembre 1992.
• Mars-96 (Roscosmos/Russie), en novembre 1996.
• Mars Climate Orbiter (NASA), en septembre 1999.
• Mars Polar Lander et Deep Space 2 (NASA), en décembre 1999.
• Nozomi (JAXA/Japon), en décembre 2003.
• Fobos-Grunt (Roscosmos/Russie) et Yinghuo-1 (CNSA/Chine), en janvier 2012.
• Beagle-2 (National Space Centre, Royaume-Uni), en janvier 2015.
• Schiaparelli EDM Lander (ESA/Europe et Roscosmos/Russie), en octobre 2016.

Photo 8 - Première photographie couleur du sol martien
réalisée par Viking-1 le 21 juillet 1976

5. Fiche signalétique de Mars.

• Diamètre à l'équateur: 6,794 km (0.53 fois celui de la Terre).
• Volume: 1.6318 * 10^11 km³ (0.151 fois celui de la Terre).
• Masse: 6.4171 * 10^23 kg (0.107 fois celle de la Terre).
• Etendue de la surface: 144,798,500 km² (0.284 fois celle de la Terre).
• Gravité à la surface: 3.711 m/s² (0.379 g).
• Période de rotation: 24 heures et 37 minutes.
• Période de révolution: 686.971 jours terrestres.
• Distance moyenne du Soleil: 227.9 millions de km (Terre: 149.6 millions de km).
• Composition atmosphérique: 95.97% de gaz carbonique. 1.93% d'argon. 1.89% d'azote. 0.146% d'oxygène. 0.0557% de monoxyde de carbone.

Photo 9 - Comparaison Terre et Mars

6. Terra-Formation de Mars.

La Terra-formation de Mars est le processus permettant de transformer la surface, le climat, l'environnement et l'atmosphère de la Planète Rouge pour la rendre hospitalière et supportable à la vie humaine, selon les normes terriennes. L'expression même de Terraforming (mot anglais) vient de l'écrivain américain Jack Williamson (1908-2010) qui l'emploie pour la première fois en 1942 dans une nouvelle publiée dans le magasine de Science-Fiction Astounding.

Il existe actuellement plusieurs projets ou concepts théoriques à l'étude, mais qui sont tous pour l'instant d'un coût prohibitif, tant au niveau des moyens financiers engagés, qu'en terme de ressources naturelles ou de logistique humaine nécessaires. Ces projets restent en ce début du 21ème siècle du domaine de la Science Fiction pure.

Photo 9 - Phases de transition de la Terra-Formation de Mars
réalisée par Viking-1 le 21 juillet 1976

Les premières étapes de ce programme seraient très certainement de transformer l'atmosphère actuelle pour la rendre respirable par l'homme, de réchauffer la planète, et de reconstituer les systèmes hydro-sphériques (mers, océans) et climatiques. Le moyen le plus logique pour reconstituer l'atmosphère et le système climatique terrestres serait d'importer des masses colossales d'eau, qui proviendraient d'astéroïdes ou de blocs de glace des systèmes de Jupiter et Saturne, ou encore de la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Cet apport d'eau permettrait paradoxalement de rendre Mars plus sec et froid, et donc plus propice au développement de la vie.

L'étape suivante serait de réchauffer la planète. Les scientifiques penchent actuellement sur l'idée d'une réduction du rayonnement solaire en créant un effet de serre contrôlé, de recréer une couche d'ozone. La stabilisation de l'atmosphère martienne permettrait d'importer des micro-organismes (algues, bactéries, hydrocarbures) de l'Antarctique. Cela serait alors les premières formes de vie introduites par l'homme sur Mars… Ces micro-organismes permettraient de réduire le niveau de dioxyde de carbone (95%) à la surface de la planète. Et ce n'est qu'un début! L'ensemble de ces processus de Terra-Formation est prévu pour s'étaler sur cinq ou six siècles...


Photo 10 - Aspect de la future terra-formation du paysage de Mars.

7. Mars dans la culture populaire et la littérature.

Deux exemples.

1. "Trilogie martienne". De l'écrivain américain Kim Stanley Robinson. Une série de trois romans, Mars la Rouge (1992), Mars la Verte (1993) et Mars la Bleue (1996). L'histoire des cent "pionniers" originels terriens, envoyés pour coloniser et terra-former Mars, et de leurs descendants, s'étend sur une période de deux cent ans.
   
   Photo 11 - Trilogie Martienne de Kim Stanley Robinson.
   réalisée par Viking-1 le 21 juillet 1976
   
2. "John Carter of Mars". Film américain de science-fiction (Studios Walt Disney, 2012). Synopsis (allocine.fr): "Le cinéaste Andrew Stanton signe un grand film d’aventures qui se déroule sur la planète Barsoom (Mars), peuplée de tribus guerrières et d’extraordinaires créatures. Tiré du premier livre du "Cycle de Mars" d'Edgar Rice Burroughs, le film raconte le fascinant voyage de John Carter, un officier de cavalerie confédéré, qui se retrouve, après la Guerre de Sécession, inexplicablement téléporté sur Barsoom, au cœur d'une guerre mystérieuse entre les habitants de la planète. Parmi tous les êtres étranges qui peuplent cet univers, il fera la connaissance de Tars Tarkas et de la captivante et belle princesse Dejah Thoris. Dans ce monde sur le point de disparaître, Carter va découvrir que la survie de Barsoom et de son peuple est entre ses mains..."
   
   
   
   
   

Article rédigé le 26 juin 2017.


Sources principales:
• Mars (Wikipedia.org)
• Colonization of Mars (Wikipedia.org)
• Exploration of Mars (Wikipedia.org)
• Terraforming of Mars (Wikipedia.org)