Fourniture de ressources
Présence de l’eau
La NASA, grâce à la sonde martienne Odyssey, a estimé la quantité de l’eau du sous-sol de Mars. Si on arrive à réactiver le cycle de l’eau, Mars peut être rendue suffisamment habitable. D’après les mesures des satellites, on a analysé la calotte polaire glaciaire australe, qui est constituée de glaciers de très grandes étendues recouvrant le sol d’une très grande épaisseur aussi. Le diamètre de la calotte Nord est environ 1000 km et celle de la calotte Sud est environ 300 km.
La sonde Odyssey a permis d’estimer que la calotte possède environ 5 trillions de tonnes d’eau. Si le pergélisol qui signifie un sol dont la température reste toujours à l’inférieur de 0°C sur Mars est liquéfié par l’effet de serre, un océan pourrait naître. La grande quantité de lumière solaire pourrait évaporer l’eau et créer des nuages et la température froide permettrait de pleuvoir.
Cela serait la naissance du cycle de l’eau. Oceanus Borealis, la grande partie du territoire de l'hémisphère Nord serait alors recouvert d’eau.
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Image 16 : estimation de la quantité de l’eau
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Image 17 : Gauche : Calotte du Nord / Droite : Calotte du Sud
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Image 18 : La sonde Odyssey
Le rover Curiosity et la sonde InSight ont détecté la présence d’un grand lac de 22 km de profondeur sous la surface. Les satellites ont estimé que sous la surface, il y aurait un étage nival, ou appelés des neiges éternelles d’épaisseur 3 km, qui signifient la neige qui ne fond pas en hiver dans les hautes montagnes, car les glaciers se forment lorsque la neige s’accumule de manière continue tout au long de l'année et se transforme en glace à partir du bas de la neige accumulée. Avec l’augmentation de la température par effet de serre, ces étages nivaux ou les neiges éternelles pourraient fondre et créer un océan de profondeur 5 à 6 m. Puis, avec la libération de l’eau, on pourrait créer du dioxygène pour la respiration et du dihydrogène pour la combustion.
Produire de dioxygène et de l’eau
2 CO2 → 2 CO + O2
Les dioxydes de carbones sont présents dans l’atmosphère avec le pourcentage de 95%, et cette réaction ci-dessus sert à créer de dioxygène. La fusée qui sera lancée sur Mars en 2020 ira avec un rover “Mars 2020” qui portera, MOXIE, qui est une technologie d’exploration, qui aidera à séparer électriquement le dioxyde de carbone dans l’atmosphère et à produire du dioxygène.
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Le principe de la séparation électrique est similaire que la technologie présente dans les sous marins navales, grâce au réacteur nucléaire, les électrons permettent de séparer l’eau de mer car NaCl est électrolyte.
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2 H2O + NaCl + électron = 2 H2 + O2 + Na + Cl2
Avec cette technologie, les membres d'équipage sont accès au dioxygène.
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Image 19 : Le prochain rover qui atterrira sur Mars : Mars 2020
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Image 20 : MOXIE
Cette technologie est capable de fonctionner grâce à des piles à hydrogène et l’accumulation de l’hydrogène et du carbone = CH4 aidera à la combustion.
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D’après les recherches de l’université d’Arizona et de la NASA, dans l'hémisphère du Sud de Mars, quand la température est supérieure à -23°C, écoulements saisonniers sur les pentes chaudes de Mars est créé qui est un phénomène qui apparaît à la surface de Mars, mais disparaît quand la température est inférieure à -23°C. Sa largeur est de 5 m et la longueur de 100 m en forme de ligne étendue.
Le groupe de recherche a estimé que l’eau salée fuit a partir du sous-sol et le écoulements saisonniers sur les pentes chaudes se crée à partir de la coulée de l’eau salée en surface. Mais ils ont prouvé avec le spectre de satellite que l’eau qui contient de chlorure de sodium et le chlorure de magnésium sont la cause principale de la pente. Cela explique, dans le sous-sol, l’eau qui contient plusieurs éléments nutritifs comme le magnésium et le sodium existe en forme de solide.
L’existence de l’eau salée/saumuré sur Mars est équivalente à asperger de chlorure de calcium les rues quand il neige beaucoup dans des métropoles. Mars est une planète avec des températures très basses et une pression basse et cela prouve l’absence de l’eau liquide. Mais quand les sodiums et les magnésiums sont présents dans l’eau, le point de congélation descend donc l’eau liquide peut exister avec une température inférieure à l’eau pure. Le professeur responsable de ce projet, Alfred Mackayon, a déclaré : “C'est une étape importante, Cela semble confirmer que l'eau coule toujours à la surface de Mars, même s'il s'agit de saumure et cependant, nous devons continuer à étudier d'où provient cette eau”.
Et si l’existence de l’eau salée est confirmé, alors on propulsera la technologie de la production de l’eau potable issue de la désalinisation de l’eau salée, comme on le fait déjà sur Terre au bord de la mer.
Énergie
Depuis 1965, la NASA utilise l'énergie nucléaire d’un petit réacteur pour alimenter la capsule, qui contient 43 barres de combustible d’uranium. Mais à cause d’un dysfonctionnement du réacteur, ce réacteur reste toujours en orbite de Terre, à 1300 km d’altitude. En 1984, la NASA a décidé une recherche pour un nouveau réacteur efficace et sécurisé pour les navettes spatiales mais annulé à cause de coupes budgétaires, de même dans les années 2000. Mais depuis 2014, la NASA est de nouveau en en train d’effectuer des recherches pour un petit réacteur et, en 2017, la NASA a présenté “Kilopower”.
Image 21: Kilopower testé par NASA
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Image 22: Emplacement de 4 Kilopowers à la surface de Mars (schéma numérique)
Les problèmes d’énergie sont très importants après les problèmes de l’eau et du dioxygène. Le soleil est loin de Mars, il faut installer beaucoup de panneaux solaires. Les vents seront aussi faible car la pression est très basse, ce qui rend l’énergie éolienne inefficace. Mais la bonne manière de produire de l’énergie constamment est le nucléaire. La NASA est en train de faire des recherches sur un prototype prometteur qui fonctionne grâce à l’uranium 235 : la fission. Ce petit réacteur nucléaire appelée “Kilopower” a une taille de 1,9m de hauteur et sa durée de vie est d’au moins 10 ans. Jim Reuter, responsable de la recherche d'énergie nucléaire à la NASA a déclaré : "Une énergie sûre, efficace et abondante sera la clé de la future exploration humaine et robotique". Il mentionne aussi que 1 Kilopower crée 10 kW tout en permanence, une quantité d'énergie qui peut éclairer et faire fonctionner 4 habitations. D'après lui, 4 Kilopowers suffiraient pour faire fonctionner toute une station sur la Lune ou une station à la surface de Mars.
1 n + 235 U → 94 Sr + 139 Xe + 3 n (exemple)
Principe de la fission d’Uranium 235 : La barre d’uranium est en fait une barre d’aluminium qui entoure de l’uranium enrichi protégeant des déchets nucléaire les matériaux réfrigérants (car la fission est en moyenne à 400°C). L’uranium 235 absorbe un neutron de vitesse rapide et il séparera l’uranium en deux autres atomes différents en émettant 2 à 3 neutrons. Lors de la séparation (fission), les neutrons qui viennent d’être créés ont une vitesse très rapide et une énergie très grande. Donc par l’eau ou les matériaux réfrigérants, il faut ralentir les neutrons et cela va permettre de changer les neutrons rapides en neutrons thermiques (à cause de la loi de frottement). Les autres Uranium 235 vont ensuite absorber ces neutrons pour une réaction de fission en chaîne. Avec l'énergie émise par la fission, la chaleur extrême va faire bouillir une turbine à vapeur.
1932 - 1886 = 46 MeV : L'énergie émise par la fission.
Un petit réacteur nucléaire apparaît dans plusieurs films. Dans le film “Seul sur Mars”, des petits réacteurs de fission nucléaire permettent de faire fonctionner toute la base et le mars rover que le personnage principal conduit. Mais le rover fonctionne aussi par des panneaux solaires. Dans le film “Star Trek (Séries de films originales de 1979 jusqu’en 2002)”, la sonde spatiales la plus connue “USS Enterprise NCC-1701”, la sonde fonctionne grâce à un grand réacteur nucléaire énergétique, donc utilise le principe de la fission.
La gravité sur Mars
Avec les technologies actuelles, on ne peut pas augmenter la gravité. L’antigravité est aussi non-vérifiée car l'espace continue à se dilater. La loi d'antigravité -9,8 m/s2 sur Terre est créé grâce à l'hypothèse que les étoiles se repoussent.
La seule solution pour créer une gravité artificielles dans l’espace est la force centrifuge. C’est la force subie par un objet en rotation autour d’un centre.
Intéraction gravitationnelle Soleil-Mars
1,752 x 10^21 N
La faible gravité pose à long terme des problèmes sérieux pour santé. Si sur Mars les hommes veulent garder et profiter la même gravité, il faut une équipement d'accélération pour créer une force centrifuge. Sur Mars, l'activité sportive est nécessaire deux heures par jour pour le maintien des muscles. Tous les soirs, le sommeil dans un centre de force centrifuge est nécessaire pour maintenir la même gravité que la Terre. Le centre tournera pour maintenir la même gravité que la Terre, 1G, avec une vitesse constante.
