Base sur Mars : comment y vivre et marcher au quotidien

Une base que personne n’a encore construite

Les images d’une future base martienne montrent généralement un dôme, un véhicule et un ciel rouge. Elles précisent rarement la taille des éléments, les distances qui les séparent ou ce que l’on ressentirait en marchant de l’un à l’autre. Cette exposition dispose une petite base grandeur nature, pour que vous puissiez la parcourir avec les yeux à la hauteur d’une personne debout, soit 1,6 m.

Commençons par le fait essentiel : cette base n’existe pas. Aucun équipage n’a atterri sur Mars et la NASA n’a pas choisi de conception définitive pour un habitat martien. Ce qu’elle a publié, ce sont des études. Sa Mars Design Reference Architecture 5.0 de 2009 décrit une mission de long séjour, avec environ 500 jours à la surface, du fret livré avant l’équipage, de l’oxygène produit à partir de l’air martien et un véhicule pressurisé pour les longs déplacements. Une étude conceptuelle de la NASA de 2023 sur un Mars Surface Habitat examine un module de vie dédié associé à un véhicule de terrain ouvert, comme autre solution à la vie dans un grand véhicule pressurisé. Le modèle emprunte ses principaux éléments à ces études. Les dimensions, la disposition et les couleurs ont été choisies pour le modèle.

Les nombres affichés à l’écran sont une autre question. Gravité, pression atmosphérique, température, durée du jour, distance de l’horizon et délai d’un message radio proviennent tous de données de la NASA, et chacun est calculé dans les sections suivantes.

Pourquoi l’habitat repose sur des pieds derrière un sas

L’habitat du modèle est un module circulaire de 8 m de diamètre, posé sur six pieds, avec son plancher à 1,3 m au-dessus du sol. La surélévation du plancher découle de la façon dont le plan de la NASA de 2009 prévoit de livrer un habitat : l’habitat arrive déjà construit, sur son propre atterrisseur, au lieu d’être assemblé au sol. La hauteur aide aussi contre la poussière martienne, assez fine pour être entraînée par le vent et s’accumuler contre tout ce qui repose à la surface.

Un court tube dépasse sur le côté sud. C’est le sas. L’équipage y entre, ferme la porte intérieure et repompe l’air vers l’habitat avant d’ouvrir la trappe extérieure. Sans cette étape, chaque sortie rejetterait dans l’espace tout l’air contenu dans le sas. Sur une planète où tout l’air respirable doit être fabriqué ou transporté, cela compte.

Le véhicule pressurisé garé à l’est présente une deuxième façon de sortir. Sa paroi arrière porte deux accès de combinaison, des anneaux auxquels une combinaison spatiale s’accroche de l’extérieur. Depuis la cabine, un membre d’équipage entre dans la combinaison par son dos, puis s’éloigne, laissant la combinaison poussiéreuse dehors. Le modèle représente ces accès parce qu’ils permettent de résoudre le même problème que le sas, tout en perdant une quantité d’air plus faible.

Des panneaux sous une lumière plus faible

Mars se trouve en moyenne environ 1,52 fois plus loin du Soleil que la Terre. La lumière se répartit avec le carré de la distance, donc chaque mètre carré en reçoit moins. La fiche martienne de la NASA donne 586,2 W/m² à la distance moyenne de Mars, contre 1361 W/m² pour la Terre. Cela fait 586,2 / 1361 = 0,43, soit 43%.

Le champ du modèle possède 15 panneaux répartis sur trois rangées, inclinés vers le Soleil de midi. Sur ce site inventé, à 22° au nord de l’équateur, le Soleil de midi se trouve au sud. La poussière est l’autre ennemie. Elle se dépose sur le verre et réduit encore la puissance jusqu’à ce que le vent ou un membre d’équipage l’enlève. Des atterrisseurs solaires martiens ont perdu de l’énergie de cette manière au fil des années.

Le modèle montre du solaire parce qu’il est facile à voir et à parcourir. L’architecture de référence de la NASA de 2009 préférait en réalité la fission nucléaire pour l’énergie au sol, car un réacteur fournit une puissance régulière durant la nuit et les tempêtes de poussière, et parce que produire de l’oxygène demande beaucoup d’électricité. Une vraie base pourrait utiliser l’une ou l’autre solution, ou les deux.

Ce que MOXIE a démontré sur Perseverance

Selon la fiche de la NASA, l’air martien contient 95,1% de dioxyde de carbone en volume. L’oxygène n’en représente que 0,16%. Cela rend cet air inutilisable pour respirer, mais le dioxyde de carbone contient lui-même de l’oxygène. En séparant chaque molécule de CO₂, on obtient de l’oxygène et du monoxyde de carbone.

La NASA l’a testé sur Mars avec MOXIE, Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment, embarqué sur Perseverance. Elle décrit l’appareil comme ayant à peu près la taille d’un four à micro-ondes. Il aspirait l’air martien, le comprimait et utilisait un procédé électrochimique pour retirer un atome d’oxygène à chaque molécule de CO₂. Entre l’atterrissage de 2021 et son dernier fonctionnement le 7 août 2023, il a produit de l’oxygène 16 fois. Voici les chiffres de la NASA :

• 122 g d’oxygène au total, environ ce qu’un petit chien respire en 10 heures.
• Au mieux, 12 g d’oxygène par heure, deux fois l’objectif initial de la NASA pour l’instrument.
• Une pureté de 98% ou davantage.
• 9,8 g d’oxygène lors du 16e et dernier fonctionnement.

MOXIE était une démonstration, rien de plus. Selon la NASA, l’étape suivante serait un système grandeur réelle capable aussi de liquéfier et de stocker l’oxygène. Dans les plans de mission, la majeure partie de cet oxygène sert de propergol au véhicule qui fait redécoller l’équipage depuis Mars. L’usine du modèle représente ce système grandeur réelle. Le boîtier doré à l’intérieur fait référence à MOXIE et les deux sphères blanches voisines sont des réservoirs.

Marcher et sauter à 0,38 g

La fiche de la NASA donne une gravité moyenne de surface de 3,73 m/s² sur Mars, contre 9,82 m/s² sur Terre. Cela fait 3,73 / 9,82 = 0,38 : vous pesez donc 38% de votre poids terrestre. Votre masse ne change pas, donc démarrer et vous arrêter demandent le même effort que chez vous.

Le bouton de saut donne une vitesse de départ de 2,0 m/s, un petit bond. En montant contre une gravité g, vous atteignez h = v² / 2g et restez en l’air pendant t = 2v / g :

• Sur Mars : h = 2,0² / (2 × 3,73) = 4 / 7,46 = 0,54 m, et t = 2 × 2,0 / 3,73 = 1,07 s.
• Sur Terre : h = 4 / (2 × 9,82) = 0,20 m, et t = 4 / 9,82 = 0,41 s.

Les hauteurs diffèrent d’un facteur 9,82 / 3,73 = 2,63. Activez « Gravité terrestre » dans les commandes et sautez encore pour voir la différence. L’affichage en haut à gauche indique hauteur et durée de votre dernier saut, et le modèle vérifie exactement le sommet, même si une image le dépasse. Une réserve nécessaire : une vraie combinaison ajoute beaucoup de masse et les mêmes jambes lanceraient plus lentement une personne ainsi équipée. Le modèle ne tient pas compte de la combinaison.

Air froid et ténu, journée un peu plus longue

Le mât météorologique près de l’habitat représente les stations embarquées sur les atterrisseurs martiens. Les valeurs mesurées par ce mât sont affichées dans la boîte située en haut à gauche.

• Pression. La fiche indique 6,36 mb (6,36 hPa) au rayon moyen, avec des variations saisonnières de 4,0 à 8,7 mb. Sur Terre, le niveau marin est à 1013 hPa, Mars en a donc environ 0,6%. Sans protection, les liquides du corps d’une personne commenceraient à bouillir sous une telle pression : combinaisons et pièces pressurisées ne sont donc pas facultatives.
• Température. Au site de Viking 1, l’air allait d’environ −89 °C juste avant l’aube à −31 °C l’après-midi. La fiche donne une moyenne planétaire d’environ −59 °C. Le modèle suit une simple courbe quotidienne entre ces extrêmes de Viking 1 lorsque vous déplacez le réglage de l’heure.
• Durée du jour. Le jour solaire martien, appelé sol, dure 24,6597 heures, soit 24 h 39 min 35 s. Les équipes divisent le sol en 24 « heures martiennes », chacune valant 24,6597 / 24 = 1,0275 heure terrestre, soit environ 61,65 minutes. L’horloge de l’affichage utilise ces heures.

Pourquoi le ciel bleuit au coucher du Soleil

Le jour, le ciel martien photographié par les véhicules est caramel ou rouille. Au coucher du Soleil, le ciel juste autour de celui-ci devient bleu. Curiosity l’a photographié depuis le cratère Gale le 15 avril 2015, son 956e sol.

La légende NASA de cette image, PIA19400, l’explique. Les fines particules de poussière de l’air martien laissent passer le bleu à travers l’atmosphère plus facilement que les grandes longueurs d’onde. La partie bleue de la lumière solaire reste donc près de la zone du ciel occupée par le Soleil. Le jaune et le rouge se diffusent dans tout le ciel. Ainsi, le jour, la couleur rouille de la poussière remplit le ciel et, au coucher, quand la lumière traverse beaucoup plus d’air, le bleu près du Soleil ressort.

Un petit programme de rendu colore le ciel du modèle selon cette description. La majeure partie de la voûte prend la couleur de la poussière, plus claire près de l’horizon. Une lueur se rassemble autour du Soleil. Quand celui-ci descend, elle passe du jaune pâle au bleu, tandis que le côté opposé du ciel devient brun sombre. Réglez l’heure vers 17:50 et regardez vers l’ouest.

La distance de l’horizon

Mars est une boule plus petite que la Terre : le sol se courbe donc plus tôt. Pour un œil à hauteur h au-dessus d’une sphère de rayon R, l’horizon est à d = √(2Rh + h²). Avec le rayon moyen volumétrique NASA de Mars, R = 3389,5 km, et h = 1,6 m :

• d = √(2 × 3 389 500 × 1,6 + 1,6²) = √10 846 402,56 = 3293 m, soit environ 3,3 km.
• Sur Terre (R = 6371 km), le même œil voit environ 4515 m, soit 4,5 km.
• Sur la Lune (R = 1737,4 km), il voit environ 2358 m.

Le terrain du modèle est un maillage unique qui s’abaisse sous un plan horizontal de x² / 2R : l’horizon se place donc là où la formule le prévoit. Des mesas basses distantes de 1 à 3 km le dépassent.

Parler à la Terre avec retard

La radio voyage à la vitesse de la lumière, 299 792,458 km/s. La fiche NASA donne une distance Terre-Mars comprise entre 54,6 et 401,4 millions de km. Diviser la distance par la vitesse de la lumière donne le délai aller :

• Au plus près : 54 600 000 / 299 792,458 = 182 s, soit 3,0 minutes.
• À une opposition moyenne (78,34 millions de km) : 261 s, soit 4,4 minutes.
• Au plus loin : 401 400 000 / 299 792,458 = 1339 s, soit 22,3 minutes.

À l’extrémité lointaine, une question et sa réponse prennent environ 45 minutes. Une conversation en direct est impossible : l’équipage devrait donc résoudre seul ses problèmes et envoyer des messages ressemblant plutôt à des lettres. Le réglage « Terre à Mars » change la distance et l’affichage recalcule le délai. Environ tous les 780 jours, période synodique de la fiche NASA, soit à peu près 26 mois, le Soleil passe entre les deux planètes : c’est la conjonction solaire. La NASA cesse alors d’envoyer des commandes aux sondes martiennes pendant quelques semaines, deux en novembre 2023, car le gaz solaire chaud et chargé peut corrompre les signaux radio.

Dix zones, une promenade

La base se répartit en dix zones sur une même plaine nivelée. L’habitat sur ses pieds, le sas et le premier champ de panneaux solaires constituent votre point de départ. Au sud se trouvent une coupe de l’intérieur d’un habitat, une salle des combinaisons et une serre. À l’ouest s’étend le terrain énergétique avec un petit réacteur placé derrière un remblai de terre ; à l’est sont l’usine d’oxygène, une mine de glace, puis le garage. La piste d’atterrissage est au sud-est, le belvédère avec panneaux et échantillons rocheux au nord, et un long champ de modèles de sondes au sud-ouest.

Ouvrez Zones pour rejoindre l’une d’elles, Guide de terrain pour chercher les 144 objets par nom ou type, ou le petit plan en haut à droite. Un clic agrandit le plan ; un second vous emmène à l’endroit choisi. Chaque zone n’est construite qu’à votre première approche, de sorte que la page n’a pas à prendre en charge les zones que vous n’avez pas visitées.

Les zones de base sont des concepts. Chacune emprunte à une véritable étude NASA ou ESA, à une expérience sur la Station spatiale internationale ou à un site d’essai terrestre, et sa carte nomme la source. Le champ des sondes est différent : ses modèles représentent de vraies machines à leurs dimensions réelles, avec dates et lieux d’atterrissage issus des archives NASA et CNSA.

Dans l’habitat : un bâtiment imprimé en 3D à Houston

La coupe située au sud de la cour est aménagée d’après l’habitat CHAPEA de la NASA, Mars Dune Alpha, au Johnson Space Center de Houston. Il s’agit d’un bâtiment de plain-pied de 1700 pieds carrés, soit environ 158 m², imprimé couche par couche dans un matériau semblable au ciment. De juin 2023 à juillet 2024, quatre volontaires y ont vécu 378 jours comme s’ils se trouvaient sur Mars, avec des délais de communication, des réserves limitées et des marches simulées à l’extérieur.

La NASA énumère son contenu : quatre quartiers privés pour l’équipage, postes de travail, poste médical, espace commun, cuisine et station de culture. Le modèle les place dans des zones du même genre. Entrez par la porte sud et vous arrivez dans l’espace commun à la table ronde. Les chambres de l’équipage se trouvent le long du mur ouest, la cuisine et la réserve de nourriture le long du mur nord, tandis que la salle d’exercice et l’étagère de culture sont à l’est. Le toit n’est pas représenté afin que le Soleil éclaire les pièces et que vous puissiez regarder par-dessus les murs.

Certains éléments portent des nombres importants pour une base martienne. L’abri antiradiation du coin est entouré de récipients d’eau et de provisions, car le détecteur de Curiosity a mesuré une dose moyenne d’environ 0,67 millisievert par jour de rayons cosmiques à la surface. Recycleur d’eau et épurateur d’air représentent des systèmes déjà utilisés sur la station ; une personne expire environ 1 kg de dioxyde de carbone par jour et la référence NASA de soutien-vie donne 0,82 kg d’oxygène inspiré.

La salle des combinaisons et le coût de l’air

L’air à l’intérieur d’un habitat est proche de la pression terrestre au niveau de la mer, 1013 hPa. Dehors, la moyenne est 6,36 hPa. Chaque fois qu’un sas est rempli puis vidé, l’air qu’il contient est perdu, à moins qu’une pompe ne le renvoie d’abord dans l’habitat. La pompe de la salle des combinaisons assure cette opération, jusqu’à faire descendre la pression à quelques hectopascals, et seul le mince reste final est rejeté dehors. Voilà aussi pourquoi les sas restent petits.

Les accès de combinaison sont l’autre solution. Une combinaison pend à la paroi extérieure, sa trappe dorsale scellée à un anneau. La personne entre dans la combinaison par son dos, depuis l’intérieur, puis s’éloigne de la paroi. Aucune chambre n’a besoin d’être vidée et la combinaison poussiéreuse ne rentre jamais. Les études NASA de véhicules pressurisés utilisent ces accès pour la même raison.

La poussière compte autant que l’air. Très fine, elle adhère au tissu, et Phoenix a trouvé environ un demi-pour-cent de sels perchlorates dans le sol. Le perchlorate est nocif pour les personnes : la salle des combinaisons possède donc une station de brossage, et les échantillons de sol sont manipulés dans une boîte à gants étanche de l’habitat.

Désactivez Combinaison portée pour voir les effets de l’air nu. À 6 hPa, la pression est bien inférieure à celle où l’eau bout à température corporelle, et une personne perdrait connaissance en environ 15 secondes. L’avertissement renvoie à l’exposition sur le séjour dans l’espace sans combinaison.

Cultiver sous lumière rouge et bleue

Les plantes utilisent surtout le rouge et le bleu. La chlorophylle absorbe fortement dans le rouge, vers 630 à 660 nanomètres, et dans le bleu, vers 450 nm, mais réfléchit beaucoup de vert. Les lampes de la station sont donc principalement des LED rouges et bleues, avec un peu de vert pour donner aux feuilles un aspect normal et faciliter la détection des problèmes.

Le module Veggie de la NASA installé à bord de la station spatiale a cultivé de la laitue romaine rouge mangée en août 2015, des zinnias fleuris en 2016 ; plus tard, l’installation plus grande Advanced Plant Habitat a fait pousser des radis et, en 2021, des piments. Sur Terre, le Centre aérospatial allemand a exploité EDEN ISS en Antarctique de 2018 à 2023, à 400 m de Neumayer III. La première saison a produit 268 kg d’aliments sur 12,5 m², avec 330 à 600 micromoles de lumière par mètre carré et par seconde, à 21 °C et environ 1000 ppm de dioxyde de carbone.

La serre du modèle possède six plates-bandes : étagères feuillues, laitue, zinnias, piments, radis et blé nain. Au fond, un bac de sol martien rappelle qu’il faudrait d’abord en laver les perchlorates. Mars présente ici un avantage : son air est presque entièrement du dioxyde de carbone, nécessaire aux plantes, que la serre peut prélever dehors.

Combien de panneaux pour une tempête

L’affichage additionne la lumière solaire recueillie par un panneau plat pendant un sol entier, en tenant compte de la saison, de la latitude du site et de la poussière atmosphérique. Les étapes sont assez simples pour être suivies :

1. Lumière au sommet de l’atmosphère. La distance solaire de Mars varie d’environ 1,38 à 1,67 fois celle de la Terre. Le flux est 1361 W/m² divisé par le carré de cette distance, soit environ 715 à 490 W/m². « Saison (Ls) » déplace Mars sur son orbite ; le périhélie arrive à Ls 251°.
2. Hauteur du Soleil. À chaque instant du sol, le modèle trouve cette hauteur à partir de la latitude du site, 22° N, et de la déclinaison saisonnière, puis multiplie par son sinus pour un panneau plat.
3. Poussière. Le faisceau direct est réduit d’un facteur e^(−τ/μ), τ étant l’épaisseur optique et μ le sinus de la hauteur solaire. Une partie de la lumière arrive encore diffusée par la poussière ; dans le modèle, elle s’atténue quand la poussière devient très épaisse. Cette dernière étape est une valeur propre au modèle, choisie pour qu’une poussière très épaisse réduise de plus d’un facteur dix la lumière solaire reçue pendant un sol.
4. Panneau. Chacun mesure 2,5 m × 1,5 m, soit 3,75 m², et convertit 25% de la lumière en électricité, valeur du modèle.

Par air clair, τ 0,5 à Ls 0°, un panneau recueille environ 2,6 kWh par sol. La base représentée dans le modèle consomme constamment 5 kW, soit 5 × 24,66 = 123 kWh par sol, et demande environ 48 panneaux. À τ 5, un panneau recueille environ 0,67 kWh et il en faut environ 184. Dans une tempête comme juin 2018, où l’épaisseur optique au site d’Opportunity a atteint une valeur estimée de τ 10,8, il en faudrait plus de 400. C’est le premier défi et la raison pour laquelle les plans NASA reviennent toujours à la fission.

La fission lorsque le Soleil manque

Le projet Kilopower de la NASA a testé un petit réacteur nommé KRUSTY, Kilopower Reactor Using Stirling Technology, au Nevada National Security Site de novembre 2017 à mars 2018. Un cœur d’uranium-235 chauffait des caloducs au sodium, qui transportaient la chaleur vers des moteurs Stirling pour la transformer en électricité. L’essai comprenait un fonctionnement à pleine puissance de 28 heures. Les travaux se poursuivent dans le projet NASA d’énergie de surface par fission, qui vise une démonstration de la classe des 10 kilowatts sur la Lune.

Un réacteur ne dépend ni de la nuit ni de la poussière. Ses inconvénients sont la masse, le rayonnement et la chaleur. Celui du modèle se trouve derrière un remblai, à l’autre extrémité du terrain énergétique, avec des ailettes de radiateur pour rejeter la chaleur que les moteurs ne peuvent utiliser. Un vrai réacteur serait placé bien plus loin ; les plans parlent de centaines de mètres à un kilomètre.

Curiosity et Perseverance utilisent déjà une autre énergie nucléaire. Leur générateur thermoélectrique multi-mission à radio-isotopes, le cylindre à ailettes à l’arrière, transforme la chaleur de désintégration du dioxyde de plutonium en environ 110 W au début d’une mission, de jour comme de nuit.

L’oxygène respiratoire et celui des fusées

MOXIE a montré qu’une machine sur Mars peut produire de l’oxygène à partir de l’air. Pour passer de ses chiffres à ceux d’une base, commençons par la respiration humaine. La référence NASA de soutien-vie donne 0,82 kg d’oxygène par membre d’équipage et par jour. Quatre personnes pendant un sol, 24,66 heures, demandent 4 × 0,82 × 24,66 / 24 = 3,37 kg.

À son meilleur débit de 12 g par heure, un appareil de la taille de MOXIE produit 12 × 24,66 = 296 g par sol. Diviser 3,37 kg par 0,296 kg donne 11,4 : douze appareils permettraient donc à quatre personnes de respirer. C’est le défi de l’oxygène dans l’exposition.

La respiration est la petite part. Dans les plans NASA, l’essentiel de l’oxygène remplit les réservoirs du véhicule de remontée qui ramène l’équipage en orbite, car l’oxygène constitue la majeure partie de la masse des ergols d’une fusée. Il s’agit de tonnes, non de kilogrammes, ce qui explique pourquoi l’usine occupe un conteneur entier et pourquoi la piste possède une conduite de carburant vers la fusée.

Glace sous les plaines

L’eau sert de boisson, de protection contre le rayonnement et de matière première pour l’oxygène et les carburants. Mars en possède beaucoup, sous forme gelée. Le radar SHARAD de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA a trouvé dans Utopia Planitia un dépôt enfoui contenant à peu près autant d’eau que le lac Supérieur. La caméra HiRISE du même orbiteur a découvert aux latitudes moyennes des pentes raides où des couches de glace presque pure apparaissent sous une mince poussière, parfois seulement à un ou deux mètres. Le projet NASA Subsurface Water Ice Mapping a combiné plusieurs orbiteurs pour cartographier la glace proche de la surface.

La zone de glace du modèle contient une foreuse, un réservoir d’eau, un électrolyseur séparant l’eau en hydrogène et oxygène, un réacteur Sabatier combinant dioxyde de carbone et hydrogène pour produire méthane et eau, une petite excavatrice et un four pour les sols dont les minéraux retiennent de l’eau. La falaise représente l’un de ces escarpements de glace.

Véhicules, roues et vitesses réelles

Tous les véhicules martiens ont été lents volontairement. Les trajets sont planifiés sur Terre, les dangers vérifiés par les caméras embarquées et les roues sont précieuses. « Vitesse du véhicule » règle le véhicule de base sur l’une de ces vitesses maximales sur terrain plat et dur :

Placez-vous près du véhicule dans la cour et appuyez sur R ou touchez Conduire. Essayez ensuite la vitesse de Curiosity et voyez la distance parcourue en une minute.

Le garage abrite un concept de véhicule habité à accès de combinaison, un véhicule ouvert pour trajets courts et deux roues. Les roues d’aluminium de Curiosity, de 50 cm de diamètre et de peau épaisse d’environ 0,75 mm, ont commencé à montrer des trous et déchirures en 2013 à cause des roches coupantes ; les conducteurs planifient désormais des itinéraires pour les ménager. La réponse de NASA Glenn est un pneu en fil d’alliage à mémoire de forme, qui se déforme sur les rochers puis reprend sa forme.

Aires d’atterrissage et gravier projeté

Une fusée atterrissant sur un sol meuble projette terre et pierres vers l’extérieur à grande vitesse. Apollo 12 s’est posé à 163 m de Surveyor 3 sur la Lune et les pièces de cette sonde rapportées sur Terre étaient criblées par le souffle. Les travaux NASA sur l’interaction panache-surface étudient précisément cela pour la Lune et Mars. Le modèle répond par une aire pavée, un remblai pour arrêter les projections et de la distance. Les plans réels placent les aires à environ un kilomètre de l’habitat ; le modèle les rapproche à environ 190 m pour permettre d’y marcher.

L’atterrisseur est générique, un cône sur pieds représentant les nombreuses études de véhicules habités. Il ne reproduit le vaisseau d’aucune entreprise. À côté se trouve un véhicule de remontée du type étudié par la NASA, ravitaillé au sol avec de l’oxygène produit localement.

Tous les atterrisseurs et véhicules opérationnels sur Mars

Le champ des sondes montre chaque engin ayant atterri et renvoyé des données, à taille réelle et avec sa plaque :

Mars 3 fut le premier atterrissage en douceur, mais le signal a cessé en moins d’une minute ; Viking 1 est donc généralement considéré comme le premier à avoir travaillé au sol. Les tailles suivent les données publiées : environ 3 m entre pieds pour Viking, 3 m de long pour Curiosity et Perseverance, environ 6 m entre panneaux ronds pour InSight, 5,5 m pour Phoenix. Les détails sont simplifiés ; les cartes disent ce que chaque machine a découvert.

Les premiers vols de Ingenuity

Ingenuity pèse 1,8 kg et possède deux rotors de 1,2 m tournant en sens contraires. Il a réalisé le premier vol motorisé et contrôlé sur une autre planète le 19 avril 2021, montant de 3 m et restant en vol stationnaire 39,1 secondes. Le défi matérialise ses étapes suivantes au sol, à leurs distances réelles depuis son emplacement : le vol 3 s’est éloigné de 50 m puis est revenu, le vol 4 de 133 m puis est revenu, et le vol 5 a parcouru 129 m dans un seul sens vers un nouveau lieu d’atterrissage appelé Airfield B. Le parcours prend quelques minutes à pied, une bonne manière de sentir ce que « 133 m » représente pour un appareil de 1,8 kg dans un air à 1% de la masse volumique terrestre. Il a ensuite atteint 72 vols avant un dommage à un rotor en janvier 2024.

Ce que montre le belvédère

Le belvédère au nord de la cour présente des panneaux et des échantillons des terrains étudiés par les véhicules.

• Le cratère Gale mesure 154 km de large et porte au centre le mont Sharp, empilement de roches stratifiées d’environ 5 km de haut. Curiosity le gravit couche après couche. Le bloc du belvédère représente ce type de roche.
• Jezero, de 45 km de large, abritait un lac alimenté par une rivière ayant laissé un delta en éventail. Perseverance y travaille.
• Les myrtilles sont de petites billes grises d’hématite, oxyde de fer, trouvées par Opportunity à Meridiani Planum. Elles se sont formées dans l’eau infiltrée dans les roches. Placez-vous sur leur parcelle pour résoudre un défi.
• Les dunes sombres de sable basaltique avancent un peu chaque année. Les tourbillons de poussière, colonnes d’air chaud ascendant, parcourent la plaine ; Spirit en a filmé beaucoup à Gusev.
• Olympus Mons mesure environ 600 km de large et 22 km de haut. Le modèle place la base à 330 km à l’ouest du sommet, position inventée, et dessine le bouclier comme un cône simple sans falaises de bordure. Sur 330 km, le sol s’abaisse de d² / 2R = 330² / (2 × 3389,5) = 16 km ; le sommet ne serait qu’à environ 1° au-dessus de l’horizon. La pente proche, à environ 120 km, monte davantage, vers 2°, et le cache. Vous voyez une longue crête basse à l’est, jamais le sommet.

Phobos, Deimos et l’astre du soir

Mars a deux petites lunes. Phobos, 27 × 22 × 18 km, orbite à environ 6000 km du sol et fait son tour en 7 heures 39 minutes, plus vite que la rotation de Mars. Il se lève donc à l’ouest et se couche à l’est, traversant le ciel en environ quatre heures, deux fois par sol. Du sol, il paraît environ trois fois moins large que notre Lune vue de Terre. Deimos, d’environ 12 km et beaucoup plus éloigné, ressemble à une étoile brillante. Déplacez le réglage « Heure du jour » pour regarder les deux lunes traverser le ciel.

Vue de Mars, la Terre est intérieure, comme Vénus pour nous. Elle ne s’écarte jamais de plus d’environ 47° du Soleil et apparaît comme une étoile bleue du matin ou du soir. Le modèle la place selon la distance Terre-Mars : à 172 millions de km elle est à environ 41° du Soleil, assez haute pour être visible pendant environ deux heures après le coucher du Soleil. Activez Distance du jour pour utiliser les positions réelles actuelles calculées à partir des éléments orbitaux approchés de NASA JPL. Curiosity a photographié Terre et Lune depuis Gale le 31 janvier 2014.

Les différences avec une vraie base

• Disposition et dimensions de la base ont été inventées pour le modèle. La NASA a des études, pas de conception définitive.
• Les éléments sont rapprochés pour être accessibles à pied. Les plans réels placent la piste et le réacteur à des centaines de mètres, voire un kilomètre, de l’habitat.
• La coupe reprend la liste des pièces CHAPEA de la NASA, pas son plan au sol.
• La latitude de 22° N, la position à 330 km à l’ouest d’Olympus Mons et le terrain sont inventés.
• Le solaire suppose un rendement de 25% et une poussière simplifiée ; la réalité dépend aussi de l’inclinaison, de la température et des dépôts sur le verre.
• La température suit une courbe régulière entre les extrêmes de Viking 1 ; les températures réelles dépendent de la saison, du lieu et de la poussière.
• Les modèles de sondes sont de taille réelle, mais simplifiés et placés ensemble, alors que les véritables machines sont dispersées à travers la planète.
• Les sauts ignorent la masse de la combinaison.