Des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley (États-Unis) viennent de déterminer que l’énergie solaire pourrait être la plus efficace pour soutenir l’exploration de la planète Mars. © Sasa Kadrijevic, Adobe Stock
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Finalement, le nucléaire n’est pas la meilleure solution pour les colonies sur Mars

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Allez sur Mars, c'est bien. S'y installer, c'est encore mieux. Mais pour tout cela, il faudra de l'énergie. De l'électricité notamment. Et aussi bien que sur Terre se pose aujourd'hui la question de comment la produire. Comme sur Terre, solaire et nucléaire semblent chacun vouloir tirer la couverture à eux. Lequel des deux en sortira vainqueur ? Les chercheurs ont leur idée.

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[EN VIDÉO] Vivre et travailler comme sur la Lune ou sur Mars  L’Hawai’i Space Exploration Analog and Simulation (HI-SEAS) est une station de recherche installée à quelque 2.500 mètres d’altitude, dans un dôme d’environ 110 mètres carrés, sur les flancs du volcan Mauna Loa, à Hawaï. L’objectif : simuler la vie des colons humains qui partiront s’installer sur la Lune ou sur Mars. Non seulement pour comprendre comment les astronautes pourront interagir les uns avec les autres dans des conditions difficiles, mais aussi pour développer les méthodes et les équipements les plus adaptés à la vie et à la recherche sur la Lune et sur Mars. (en anglais) © HI-SEAS 

Les experts le disent et le répètent, dans le contexte de réchauffement climatique que nous vivons, opposer production d’électricité nucléaire et production d'électricité renouvelable n'a aucun sens. Sur Terre en tout cas. Mais voilà que le débat vient de prendre subitement une hauteur inattendue. En s'exportant jusqu'à la planète Mars. Alors que la plupart des ingénieurs qui avaient planché sur la question avaient validé l'option nucléaire comme la meilleure alternative, des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley (États-Unis) révèlent aujourd'hui que le solaire pourrait produire pour les futurs colons martiens toute l'électricité dont ils auraient besoin. Pour une mission prolongée et même pour une installation permanente sur la Planète rouge.

Rappelons que la Nasa travaille depuis plusieurs années au développement de réacteurs nucléaires miniatures baptisés Kilopower. Des réacteurs qui peuvent fonctionner 24h/24 et 7 j/7. Et que les ingénieurs considèrent aujourd'hui comme sûrs et efficaces à soutenir l'exploration robotique, mais aussi humaine de Mars.

L'énergie solaire, elle, se présente avec un peu les mêmes inconvénients que ceux que nous lui connaissons sur Terre. L'électricité ainsi produite doit être stockée si l'on veut pouvoir l'utiliser la nuit. Et sur Mars, des tempêtes de poussière obscurcissent parfois le ciel, recouvrant tout d'un voile rouge. On se souvient que le rover de la Nasa Opportunity a d'ailleurs été contraint à une pause par l'une de ces tempêtes en 2019.

Voici à quoi ressemble le réacteur nucléaire miniature développé par les ingénieurs de la Nasa en vue de la colonisation de Mars, le Kilopower. © Nasa

Des besoins en énergie difficiles à évaluer

Mais les chercheurs de l'université de Californie n'ont pas voulu s'arrêter à ça. Afin de comparer les deux solutions, ils ont opté pour une approche systémique. Envisageant une mission sur Mars de 480 jours, temps de trajet d'environ 420 jours inclus. Parce qu'ils ignorent quels seront exactement les besoins en énergie d'une telle mission, les physiciens ont construit un modèle mathématique pour explorer différents scénarios. Des scénarios incluant par exemple les besoins pour le contrôle de la température et de la pression, pour la production d'engrais pour l'agriculture martienne, pour la production du méthane qui alimentera le propulseur de la fusée destinée au retour sur Terre ou encore pour la production de bioplastiques.

Ils ont opposé à ces besoins les possibilités de production d'un Kilopower nucléaire et des systèmes de production photovoltaïques couplés à trois options de stockage. De simples batteries, une production d'hydrogène directement par des cellules photoélectrochimique ou une production d'hydrogène par électrolyse. Un hydrogène qui pourrait ensuite, comme certains l'envisagent sur Terre, servir à alimenter des piles à combustible pendant la nuit martienne ou lors des fameuses tempêtes de poussière.

Les colons martiens devront faire le choix du système de production d’énergie le plus léger. S’ils s’installent dans les régions en jaune sur cette carte — sur laquelle apparaissent les missions sur Mars —, ce devrait être un système de production solaire photovoltaïque. © Anthony Abel, Aaron Berliner, Université de Californie à Berkeley

L’énergie solaire pourrait être la plus intéressante

Résultat, sur près de la moitié de la surface martienne -- notamment dans les régions équatoriales --, le solaire se présente finalement comme une solution plus intéressante que le nucléaire. Si et seulement si, toutefois, la production solaire est couplée à un système d'électrolyse de l'hydrogène.

Une question d'efficacité, mais surtout, de poids des panneaux solaires. Pour un site d'atterrissage près de l'équateur, par exemple, les chercheurs estiment que le poids total des panneaux solaires à emporter -- plus celui du système de stockage de l'hydrogène -- serait d'environ 8,3 tonnes -- pour une fusée transportant une charge utile de 100 tonnes --, contre 9,5 tonnes pour un système de réacteur Kilopower. De quoi éventuellement envisager d'emporter des panneaux de secours. Ce qui ne serait pas possible pour le système nucléaire. Les chercheurs soulignent toutefois que leurs travaux ne valent que si l'on considère des panneaux solaires flexibles développés récemment. Plus légers parce qu'ils se passent de structures en acier ou encore de supports en verre comme ceux que l'on voit traditionnellement sur les toits de notre bonne vieille Terre.

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