Chauffer Mars à bas prix

Mars est assez attractive en tant que futur foyer potentiel pour l’humanité. C'est solide, avec une terre ferme sous les pieds. Elle est capable de s'accrocher à une petite atmosphère, ce qui est bien plus que ce qu'on peut dire de la lune. Il a même un cycle jour/nuit remarquablement proche du nôtre. Le seul problème, c'est qu'il fait trop froid et qu'il n'y a pas non plus beaucoup d'oxygène à respirer.

La terraformation est le concept visant à résoudre des problèmes comme ceux-ci à l’échelle de la planète. Oubliez de vivre dans des dômes : rendons le tout habitable !

C'est une tâche énorme, et une grande partie des travaux actuels consistent à explorer ce que nous pourrions réaliser avec la technologie d'aujourd'hui. Dans le cas de Mars, [Casey Handmer] n'a pas de plan pour terraformer la planète entière. Mais il suggère que nous pourrions potentiellement parvenir à un réchauffement significatif de la planète rouge pour 10 milliards de dollars en seulement 10 ans.

Production à grande échelle

Mars semble en fait assez vivable sur les photos, mais vous mourriez si vous étiez là, à découvert. Crédit : NASA, domaine public

Handmer n’espère pas donner à Mars un climat confortable et une atmosphère entièrement respirable d’un seul coup. L’idée est plutôt de réchauffer Mars de manière significative et de libérer davantage de dioxyde de carbone. L’espoir est que cela contribuerait à créer une couverture plus chaude autour de la planète comme point de départ pour d’autres travaux de terraformation. Son plan n’implique pas de réacteurs nucléaires, d’ensemencement chimique ou de grandes opérations minières. Il s’agit plutôt de maximiser la quantité de chaleur pompée vers Mars au moindre coût.

Le concept est simple. En augmentant la quantité de lumière solaire tombant sur Mars, sa température peut être considérablement augmentée. Idéalement, cette chaleur supplémentaire libérerait du CO2 provenant du stockage frigorifique dans les gisements de carbonate déjà présents sur Mars. Cela accélérerait encore le réchauffement, tout comme c’est le cas sur Terre via l’effet de serre. Idéalement, pompez suffisamment de chaleur au départ pour rejeter ce CO2 dans l’atmosphère, et notre gaz à effet de serre préféré pourrait bien faire le reste.

Pour obtenir plus de lumière solaire sur Mars, Handmer propose d'utiliser des voiles solaires. Pas seulement un, ou deux, ou une centaine, mais des voiles solaires par milliards. Ils utiliseraient la lumière du soleil pour voyager de la Terre à Mars sur une période de plusieurs mois. En arrivant sur Mars, ils seraient stationnés au point de Lagrange Soleil-Mars L2, où les corrections orbitales requises seraient au minimum. À partir de ce point, les cellules solaires se positionneraient pour réfléchir la lumière du soleil sur la surface martienne afin de fournir du chauffage.

L'atmosphère martienne est composée de 95,32 % de dioxyde de carbone, 2,7 % d'azote, 1,6 % d'argon et seulement 0,13 % d'oxygène. La pression atmosphérique n’est que de 6,35 millibars, contre 1 013 millibars sur Terre. Cette atmosphère très ténue donne néanmoins à Mars un joli ciel beige.

Le soleil fournit déjà une énergie d’environ 600 watts par mètre carré sur la surface martienne. Cela représente environ 21 600 térawatts sur l’ensemble de la planète. Comparez cela aux quelque 8 gigawatts produits par notre plus grand réacteur nucléaire, et il est facile de voir que le soleil fournit beaucoup plus d'énergie que ce que nous pourrions espérer obtenir avec n'importe quel type d'opération sur la surface martienne. Réfléchissez davantage à ce soleil, et ce nombre augmente bien.

De grandes voiles solaires placées face au Soleil et à Mars pourraient être utilisées pour augmenter la quantité de rayonnement solaire tombant sur la planète rouge. Crédit : Casey Handmer

Handmer note qu'un réflecteur couvrant 1 000 mètres carrés refléterait 600 kW de lumière solaire vers Mars. 1 000 voiles de cette taille ajouteraient effectivement un kilomètre carré de surface à la section transversale existante de Mars de 36 000 000 kilomètres carrés. Ce n'est pas vraiment beaucoup.

Comme mentionné ci-dessus, la clé est d’atteindre des milliards. L’idée est que ces simples voiles solaires pourraient être fabriquées à moindre coût. Handmer postule qu'une voile de 1 000 grammes pourrait couvrir les 1 000 mètres carrés susmentionnés. Il estime un coût de production de l'ordre de 100 dollars, soit à peu près l'équivalent d'un téléphone portable moderne. Pour l’électronique, la voile aurait besoin d’un processeur, d’une radio télémétrique, d’un petit panneau solaire et d’une caméra pour agir comme un suiveur d’étoiles pour la navigation. Il utiliserait ensuite des panneaux LCD pour agir comme des éléments à réflexion variable afin de changer de direction sous l'influence du soleil. À ce poids, les coûts de lancement seraient d’environ 2 000 $. Ajoutez à cela le coût de fabrication et vous obtenez 1 000 mètres carrés de réflecteur Mars pour seulement 2 100 $. Les progrès pourraient réduire les coûts de fabrication et réduire davantage le poids, réduisant ainsi les coûts de lancement qui dépendent fortement du poids.

Après avoir lancé des voiles solaires bon marché suffisamment haut sur l’orbite terrestre, ils utiliseraient la légère pression du soleil pour se diriger vers le point Soleil-Mars L2. Handmer pense qu'un tel engin pourrait être construit à un prix aussi bas que 100 $ en grand nombre. Crédit : Casey Handmer

Si ces voiles solaires pouvaient être fabriquées avec la même efficacité que celle des smartphones, nous pourrions en produire des centaines de millions en quelques années. Handmer suggère qu’une décennie de lancements pourrait permettre de placer 1,5 milliard de voiles autour de Mars, ce qui serait suffisant pour augmenter l’apport d’énergie à la planète de 4 %. À son tour, le rayonnement thermique de Mars devrait augmenter de 4 % pour équilibrer cet apport d'énergie supplémentaire, ce qui suggère que sa température de base augmenterait de 210 K à 212 K, soit environ -61,15 Celsius. Il coûte tout cela à environ 10 milliards de dollars, ce qui semble terriblement bon marché dans l’ensemble des choses.

Cela en vaut la peine?

D'accord, donc ça semble toujours terriblement froid. Et c'est! Mais cette hausse de deux degrés n’est pas à dédaigner. Comme le souligne Handmer, c’est plus que ce que nous avons réalisé ici sur Terre en 250 ans d’utilisation effrénée des combustibles fossiles. Il note également que les voiles solaires brillantes offriraient une vue magnifique depuis la surface de Mars, même s'il est peut-être peu probable que de nombreux humains soient là pour la voir, à des températures aussi froides.

Des gains supplémentaires pourraient être réalisés grâce à une certaine stratégie. Si des dépôts froids de dioxyde de carbone stocké étaient repérés à la surface, le réseau de voiles pourrait idéalement être orienté dans une certaine mesure pour donner la priorité au réchauffement de ces zones en premier. Bien réalisé, cela pourrait accélérer considérablement la hausse de la température sur Mars.

Vérification de la réalité

La vitesse de fuite plus élevée des planètes plus lourdes leur permet de s’accrocher plus facilement à une atmosphère. Les températures plus basses sont également un atout. Si nous réchauffions Mars à la température de la Terre, son atmosphère perdrait de l'oxygène et de l'azote plus rapidement qu'elle ne le fait déjà. Nous pourrions finir par donner une atmosphère à Mars pour ensuite la perdre en peu de temps. Crédit : Cmglee, CC BY-SA 3.0

C'est une idée brillante que nous aimerions voir approfondie. Dans le même temps, il est peu probable qu’il ait de vraies jambes de si tôt. Il y a peu de volonté de terraformer Mars pour le moment, étant donné que nous n’avons même pas encore envoyé d’humain pour l’observer.

De plus, même si Mars se réchauffait considérablement, la question reste de savoir si l’atmosphère et l’environnement pourraient devenir habitables. Les humains ont besoin d’oxygène et nous aimons une certaine pression atmosphérique et beaucoup d’eau. Placer Mars dans la bonne position selon toutes ces mesures serait difficile, et le maintenir impliquerait de contrer les effets du vent solaire, qui a détruit l'atmosphère de la planète dans le passé.

Le plan passe également sous silence certains points plus subtils de l’ingénierie requise. C'est une chose de construire 1,5 milliard de voiles solaires, mais c'en est une autre de les lancer toutes et de les amener sur Mars. Une fois sur place, ils devraient être très bien organisés pour éviter de s'écraser les uns sur les autres et de se transformer en une grosse goutte enchevêtrée en orbite.

Handmer a élaboré un plan très convaincant pour réchauffer Mars, et ce, à moindre coût. La question de savoir si cela fonctionnerait est une question ouverte, mais c’est le genre de réflexion à grande échelle qui est nécessaire pour résoudre les problèmes spatiaux de demain. Terraformer une planète entière n’est pas quelque chose que l’on fait à petite échelle ; c'est quelque chose qui nécessite la production industrielle massive de sociétés entières. C'est une leçon que nous devons apprendre, pas seulement sur Mars, mais sur Terre.

François Zipponi
Je suis François Zipponi, éditorialiste pour le site 10-raisons.fr. J'ai commencé ma carrière de journaliste en 2004, et j'ai travaillé pour plusieurs médias français, dont le Monde et Libération. En 2016, j'ai rejoint 10-raisons.fr, un site innovant proposant des articles sous la forme « 10 raisons de... ». En tant qu'éditorialiste, je me suis engagé à fournir un contenu original et pertinent, abordant des sujets variés tels que la politique, l'économie, les sciences, l'histoire, etc. Je m'efforce de toujours traiter les sujets de façon objective et impartiale. Mes articles sont régulièrement partagés sur les réseaux sociaux et j'interviens dans des conférences et des tables rondes autour des thèmes abordés sur 10-raisons.fr.