Le site d'exploration de la Mars Desert Research Station, située dans un site analogue à la planète Mars, au milieu du désert de l'Utah, vu depuis le ballon de la mission. © MDRS 175 / Supaéro

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Simulation de séjour sur Mars : un ballon captif testé pour la première fois par les « astronautes »

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Dans le désert de l'Utah, des étudiants français de SupAéro préparent une première : l'utilisation d'un ballon solaire captif équipé d'un relais radio et de plusieurs instruments. Ces pseudo-astronautes de la mission MDRS 175 sont en contact avec l'extérieur comme ils le seraient sur la planète Mars. Les communications sont donc limitées mais Futura a pu les interroger.

Lors de la mission de simulation MDRS 175 de la Mars Society dans l'Utah, les sept étudiants de l'Isae-Supaéro, sponsorisés par l'association Planète Mars, vont essayer de faire avancer l'exploration spatiale. Parmi leurs expériences figure l'essai d'un ballon solaire captif qui pourrait « par exemple servir de relais radio, de plateforme d'observation ou encore de station météorologique », nous expliquent Simon Bouriat (étudiant en deuxième année) et Xavier Rixhon (jeune diplômé) en charge de l'expérience.

Pour un explorateur, notamment sur Mars, disposer d'un ballon présente de nombreux avantages. La technologie est « très simple à mettre en place, peu coûteuse car elle ne nécessite aucune source d'énergie ». Les ballons pourraient « survoler et étudier des régions peu ou pas accessibles aux stations fixes ou même aux astronautes martiens ». Enfin, son volume et sa masse faibles « représentent un avantage certain lors du voyage Terre-Mars ». Cependant, comme aucun ballon n'a été testé sur Mars, cette première utilisation dans une simulation de mission martienne devrait permettre de cerner les principaux problèmes d'utilisation que pourraient rencontrer les futurs explorateurs martiens et aussi les usages qui pourraient en être faits.

Un ballon thermique ressemble un peu à une montgolfière et « n'utilise que le rayonnement du soleil pour s'élever », selon le principe d'Archimède« L'enveloppe est un film de polyéthylène (de 15 ou 20 microns d'épaisseur) empli d'air ambiant. De couleur noire, elle absorbe une grande quantité d'énergie solaire, ce qui chauffe l'air du ballon. » Cet air intérieur se dilate donc, devient plus léger et cette bulle d'air chaud, plus légère que l'air ambiant, se met à monter.

Déploiement du ballon pour un premier essai. L'engin est monté aussi haut que ses 90 mètres de corde le lui permettaient et a fourni à l'équipe des données atmosphériques et des images du site. © MDRS 175 / Supaéro

Un ballon captif en soutien des missions habitées sur Mars

Le ballon utilisé lors de cette simulation est captif. « D'un diamètre de 4 m, il peut soulever jusqu'à 2 kg de charge utile. Il se monte et se construit sur place avec peu de matériel, en peu de temps et ce malgré l'utilisation de combinaisons et de gants très peu pratiques. » Dans cette simulation terrestre, le vent constitue un problème majeur car « le ballon a une très grande prise au vent ». S'il souffle trop fort, le ballon risquerait de percuter le sol, ce qui endommagerait le matériel. Sur Mars, la densité de l'atmosphère étant près de mille fois plus faible, la force exercée par le vent est bien moindre et ce problème serait moins grave. En revanche, d'autres complications techniques seraient à résoudre, comme « la résistance au froid, l'utilisation de batteries pour les différents capteurs ou l'impact des radiations ».

Un tel ballon peut trouver de nombreuses applications, mais dans la limite de temps qu'aura l'équipe de SupAéro (l'expérience dure du 11 février au 5 mars), il sera surtout utilisé comme relais radio. « L'idée est d'augmenter la distance maximale que peut atteindre l'équipe à l'extérieur. Nous utiliserons pour cela un petit module de retransmission. » L'engin servira aussi pour des observations météorologiques, « à l'aide de baromètres et de thermomètres installés sur la nacelle afin d'étudier l'évolution du climat du site ». Ce sera aussi un outil de cartographie et d'observation, « de façon à surveiller la progression de l'équipe extérieure mais aussi de cartographier l'environnement par déplacement quotidien du ballon et ainsi améliorer l'efficacité des EVA [sorties extravéhiculaires, NDLR] ». Le ballon pourrait atteindre une hauteur conséquente et représente donc « un moyen intermédiaire d'observer la surface, entre les images obtenues par les atterrisseurs et celles des orbiteurs ».

Voyage vers Mars : l'Homme y survivrait-il ?  Un vol habité vers Mars comporte évidemment des enjeux techniques, mais aussi des enjeux sociaux et psychologiques auxquels on ne pense pas forcément au premier abord. Futura-Sciences a interviewé Charles Frankel, planétologue, pour qu’il nous parle des relations entre astronautes durant un vol habité de ce type.