Nouvelle étude NASA pour le voyage habité vers Mars

[montmein69]

Article de NSF basé sur la mise en service de SLS/Orion

http://www.nasaspaceflight.com/2013/10/nasa-con-ops-baseline-slsorion-mission-mars/

Ce n'est pas pour demain, mais voilà qui va relancer les discussions  

On resterait à priori dans la logique du "flexible path" où  une mission astéroïde précéderait (vers la fin des années 2020) l'objectif Mars.



Puis l'accès à Mars dans une version dite  Mars Design Reference Architecture 5.0 approach, cela pourrait commencer par une mission sur Phobos (MAR_PHD_1A ) , ou bien atterrir directement sur Mars (MAR_SFC_1A )

[Martien31]

Article de NSF basé sur la mise en service de SLS/Orion

http://www.nasaspaceflight.com/2013/10/nasa-con-ops-baseline-slsorion-mission-mars/

Ce n'est pas pour demain, mais voilà qui va relancer les discussions  

On resterait à priori dans la logique du "flexible path" où  une mission astéroïde précéderait (vers la fin des années 2020) l'objectif Mars.



Puis l'accès à Mars dans une version dite  Mars Design Reference Architecture 5.0 approach, cela pourrait commencer par une mission sur Phobos (MAR_PHD_1A ) , ou bien atterrir directement sur Mars (MAR_SFC_1A )  Ce qui à de sur , c'est que virtuellement le voyage vers mars , on l'a fait et à toutes les sauces ; le ridicule ne tue pas heureusement surtout à la nasa ou aucun projet ou feuille de route n'est prévue pour la décennie ; enfin , il faut bien s'occuper !!!

[BBspace]

Article de NSF basé sur la mise en service de SLS/Orion

http://www.nasaspaceflight.com/2013/10/nasa-con-ops-baseline-slsorion-mission-mars/

Ce n'est pas pour demain, mais voilà qui va relancer les discussions  

On resterait à priori dans la logique du "flexible path" où  une mission astéroïde précéderait (vers la fin des années 2020) l'objectif Mars.



Puis l'accès à Mars dans une version dite  Mars Design Reference Architecture 5.0 approach, cela pourrait commencer par une mission sur Phobos (MAR_PHD_1A ) , ou bien atterrir directement sur Mars (MAR_SFC_1A )

Beaucoup de points intéressants dans ce document, comme le nombre de SLS nécessaires (7), le recours à l'énergie nucléaire, l'éventuelle utilisation des coiffes comme structures d'aérocapture par l'atmosphère martienne, la mise en hibernation d'Orion pendant les missions (Orion ne peut pas être activé plus de 21 jours), etc. etc. Cela commence à prendre tournure. Si j'étais aussi optimiste que je le voudrais, je dirais qu'il ne manque plus que la volonté politique et le support de l'opinion publique, et donc les sous.
Au passage, c'est agréable de voir la silhouette de l'ATV associée à ces projets : peut-on espérer voir le SM/MPCV faire plus de deux vols avec Orion ?

[Invité]

Sept SLS, ça fait beaucoup ! Avec la durée de mise en œuvre d'un seul lanceur, le projet s'étire sur un petit bout de temps...

[Griffon]

La DRA 5.0 date déjà de quelques temps, après son implémentation peut varier dans le temps en fonction des technos et matériels disponibles.

[Toph]

autre image :

[Toph]

Vaisseau de transit Mars-Terre :

[Toph]

Actuellement la simulation Mars500 offre aux participants (au nombre de 6) :
- module simulant le vaisseau de transfert Terre-Mars-Terre = 500m3
- module à la surface de Mars = 1 200m3

Quand à Orion pour le même nombre de passagés :
- volume préssurisé = 20m3
- volume Habitable = 9 m3

Par rapport aux illustrations ci-dessus, quelle est la taille réservée à la zone de vie lors du voyage ?

[yoann]

Je vient de voir, mais c'est un scénario ou ce voyage martien est encore à 6 membres. En réduisant l’équipage a 4, cela ferai peut être moins de lancement ?

enfin bon, sa n’évoque en aucun cas le problème numéro 1 qui est toujours d'actualité quand au voyage habité vers mars: le problème des radiations solaires (il y n'y avait pas aussi les rayons cosmiques qui seraient dangereux ? je n'arrive plus a tout suivre en ce moment )

[montmein69]

Par rapport aux illustrations ci-dessus, quelle est la taille réservée à la zone de vie lors du voyage ?

C'est plus ou moins indiqué sur le schéma que tu as posté (Vaisseau utilisé pour le trajet Terre Mars aller retour selon le scénario de référence de la NASA (V5 février 2009)



On a le vaisseau Orion qui est accroché au bout (la capsule conique) ... et la zone habitable qui est la partie cylindrique. A la louche, cela me parait inférieur à 500 m³.
Et il faut tenir compte qu'une partie est occupée par des consommables.
Il y aura quand même de la promiscuité pour 6 personnes.

[Astro-notes]

J'ai cru voir que l'étage de remontée utilisait des ingrédients in situ ; à quoi fait allusion ce document pour le carburant de remontée ?

[aRes]

On a le vaisseau Orion qui est accroché au bout (la capsule conique) ... et la zone habitable qui est la partie cylindrique. A la louche, cela me parait inférieur à 500 m³.
Et il faut tenir compte qu'une partie est occupée par des consommables.
Il y aura quand même de la promiscuité pour 6 personnes.

A vue d'oeil sur le schéma le Hab fait 10m de diamètre (le double d'Orion) sur 10m de haut, soit 785m3.

A titre de comparaison l'ISS c'est 935m3 pressurisés dont 425m3 habitables.

Concernant Orion il est conçu pour voler 21 jours en autonomie. Mais bien plus une fois connecté à un autre module maître :

"The crew module will have 316 cubic feet (8.9 m³) and capabilities of carrying four astronauts for 21 day flights itself which could be expanded through additional service modules" NASA

[Toph]

J'ai cru voir que l'étage de remontée utilisait des ingrédients in situ ; à quoi fait allusion ce document pour le carburant de remontée ?

Le dernier scénario de la NASA comme celui de la Mars Society prévoient la production de consommables à partir des ressources disponibles sur Mars. Cette solution permet de réduire de manière importante la masse à déposer sur Mars. Les produits fabriqués seraient en premier lieu le carburant utilisé pour remonter de la surface de Mars jusqu'à l'orbite basse mais également de produire une partie de l'eau et de l'oxygène consommé par les astronautes. Selon R. Zubrin en utilisant la réaction Sabatier ( CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O ) suivie d'une électrolyse (2H₂O → 2H₂ + O₂) permettrait en utilisant 6 tonnes d'hydrogène emporté sur place avec du dioxyde de carbone de l'atmosphère de Mars de créer sur une durée de 10 mois jusqu'à 112 tonnes d'un mélange de méthane et d'oxygène utilisé comme ergols par le moteur-fusée.



Pour la période sur Mars une petite centrale nucléaire doit être envisagée car les panneaux solaires risquent de ne pas fournir assez de puissance électrique sur cette planète plus éloignée du Soleil que la Terre et sujette à de longues tempêtes de poussière.




Banc d'essai d'une mini-usine de production d'oxygène et d'eau à partir d'hydrogène et de CO²
(crédit photos NASA)

[Toph]

Je vient de voir, mais c'est un scénario ou ce voyage martien est encore à 6 membres. En réduisant l’équipage a 4, cela ferai peut être moins de lancement ?

enfin bon, sa n’évoque en aucun cas le problème numéro 1 qui est toujours d'actualité quand au voyage habité vers mars: le problème des radiations solaires (il y n'y avait pas aussi les rayons cosmiques qui seraient dangereux ?

Effectivement c'est un gros problème, mais je ne trouve pas beaucoup d'information sur le sujet sauf de prévoir un caisson blindé pour les éruptions solaires.
Sinon, cet extrait d'article de Futura Sciences du 03/06/2013 :
"À la différence des précédents instruments de mesure de radiations, celui de Curiosity se trouvait à l’intérieur de la sonde Mars Science Laboratory pendant son voyage entre la Terre et Mars. Il disposait d’un bouclier et d’une protection comparables à ce qui pourrait être utilisé pour de futurs vols habités vers la Planète rouge. Les doses rapportées par l’instrument Rad à bord de la sonde sont donc très réalistes. Cela va aider à mieux définir la conception et l’élaboration de mesures d’atténuation, pour limiter l’exposition des véhicules spatiaux aux radiations.
Compte tenu de ces résultats, et le fait que la sonde MSL était entourée d’une protection modeste, les radiations ne sont plus un obstacle insurmontable à un voyage vers Mars. En l’état actuel de la technologie, le risque est considéré comme acceptable pour toute une carrière d’astronaute par la Nasa. Autrement dit, un effort d'ingénierie devrait tendre à faire passer ce risque de tolérable à aléatoire."

[Argyre]

Pour la période sur Mars une petite centrale nucléaire doit être envisagée car les panneaux solaires risquent de ne pas fournir assez de puissance électrique sur cette planète plus éloignée du Soleil que la Terre et sujette à de longues tempêtes de poussière.

Tout est affaire de com. Il y a une étude de Cooper qui montre que les panneaux solaires + piles à combustible sont compétitifs par rapport au nucléaire en termes de kW/kg à la surface de Mars et que les problèmes de poussière sont gérables.
Malheureusement pour Cooper, à part quelques fanas comme moi, personne ne le lit ...
C. Cooper, W. Hofstetter, J.A. Hoffman, E. Crawley, Assessment of architectural options for surface power generation and energy storage on human Mars missions, Acta Astronautica, vol. 7-8, pages 1106-112, 2010.

Pour un résumé en français, voir mon site : http://salotti.pagesperso-orange.fr/energyISRU.htm

A+,
Argyre

[Space Opera]

Il faut dire aussi que Acta Astronautica n'est pas vraiment une publi réputée pour y trouver des experts référents. Je ne dis pas qu'il n'y a pas des bons là-dedans, je dis juste que dans le métier cette publi n'a pas une étiquette "sérieuse" accrochée dessus, c'est un ressenti ambiant parmi un certain nombre de professionnels (agences inclues).

[Argyre]

Il faut dire aussi que Acta Astronautica n'est pas vraiment une publi réputée pour y trouver des experts référents. Je ne dis pas qu'il n'y a pas des bons là-dedans, je dis juste que dans le métier cette publi n'a pas une étiquette "sérieuse" accrochée dessus, c'est un ressenti ambiant parmi un certain nombre de professionnels (agences inclues).

Difficile de trouver des experts référents ?
C'est une blague ? Acta Astronautica est la revue de l'Académie Internationale d'Astronautique, difficile de faire mieux pour trouver des experts !
Que certains articles ne soient pas de très bonne qualité, ça c'est vrai, parce qu'il n'y a pas que des experts qui publient dans cette revue et le système de review était un peu trop laxiste, mais ça a beaucoup changé ces derniers temps. En outre, je ne connais pas de revue bien meilleure que Acta Astronautica pour couvrir toute l'astronautique, sauf si on retreint fortement le domaine de publication, par exemple si on cherche des articles sur la propulsion et pas autre chose.

En tout état de cause, et c'est là le point essentiel, je ne mentionnerai pas les travaux de Cooper si je n'étais persuadé de la qualité de l'article et de l'expertise des auteurs. Pour info, les auteurs sont du MIT. Tu admettras tout de même qu'au niveau de la réputation, on peut faire pire ...

A+,
Argyre

[Space Opera]

Personnellement, je n'ai aucun doute sur la légitimité de ce monsieur. Après, comme tu le dis, un des points particuliers qui fait un peu mal à la réputation de cette publi, c'est bien qu'elle est généraliste. D'où le fait de ne pas trouver souvent les référents là-dedans, ces derniers publiant davantage dans des lieux dédiés à leur domaine d'expertise.

Ceci dit, les meilleurs experts ne publient en général pas du tout (ou très peu), les ingénieurs les plus pointus étant souvent dans le privé. Et les entreprises n'aiment pas forcément aller pavaner dans les conférences et les publi, si ce n'est pour aller faire un peu de publicité à travers quelques papiers bien choisis et faire du "networking".

[Toph]

Tout est affaire de com. Il y a une étude de Cooper qui montre que les panneaux solaires + piles à combustible sont compétitifs par rapport au nucléaire en termes de kW/kg à la surface de Mars et que les problèmes de poussière sont gérables.
Malheureusement pour Cooper, à part quelques fanas comme moi, personne ne le lit ...
C. Cooper, W. Hofstetter, J.A. Hoffman, E. Crawley, Assessment of architectural options for surface power generation and energy storage on human Mars missions, Acta Astronautica, vol. 7-8, pages 1106-112, 2010.

Pour un résumé en français, voir mon site : http://salotti.pagesperso-orange.fr/energyISRU.htm

Merci pour ce lien.
Effectivement je ne connaissais pas son travail.

[Giwa]

Sur le schéma du voyage vers Mars on voit encore un Arès I ... le fameux "stick"   ... que propose-t-on aujourd'hui à la place ? Bon demain sera un autre jour et cela peut encore changer ;) 

[montmein69]

Référence déjà citée dans un autre FIL, mais comme elle concerne d'une façon générale les difficultés de séjourner sur Mars ... elle sera dans un FIL adapté.

Cela concerne les dangers liés à l'exposition aux radiations, qui ont tendance à être minimisés par les optimistes.

http://www.marsdaily.com/reports/SwRI_scientists_publish_first_radiation_measurements_from_the_surface_of_Mars_999.html

Il faudra donc prévoir des modalités techniques bien adaptées pour préserver le mieux possible les astronautes qui se lanceront dans ce challenge.

[aRes]

Je reste toujours perplexe face à ce "risque" évalué qu'un astronaute martien aurait 5% de malchance en plus de développer un cancer mortel lorsqu'il est soumis à 1 Sv de radiations.
Quand on sait que les astronautes ont une hygiène de vie exemplaire : peu ou pas d'alcool, pas de cigarette, repas équilibrés et activité sportive à bon niveau pour garder la forme, ils sont de facto des références en matières de faible risques de développer un cancer par rapport à la majorité de nos concitoyens.
Alors bloquer une mission martienne pour un risque majoré de 5% j'ai un peu du mal à comprendre.

[montmein69]

Alors bloquer une mission martienne pour un risque majoré de 5% j'ai un peu du mal à comprendre.

Pour ma part je n'ai pas parlé de "bloquer", d'autant que des sociétés privées sont partantes pour des missions sans retours, donc où les doses seront reçues "à vie" et pas seulement 500 jours pour une mission courte ou quelques années pour une mission longue.
Mais dans tous les cas de figure, il faudra se protéger, aussi bien pendant le voyage, que pendant le séjour dans les habitations, les lieux de travail, les véhicules, les sorties.
Donc assumer le coût que cela représente.

[montmein69]

Le premier "homme" sur Mars pourrait s'appeler Walkirie ..... C'est ce qui est clairement énoncé par cet ingénieur vers la fin du commentaire.

[Argyre]

Alors bloquer une mission martienne pour un risque majoré de 5% j'ai un peu du mal à comprendre.

Pour ma part je n'ai pas parlé de "bloquer", d'autant que des sociétés privées sont partantes pour des missions sans retours, donc où les doses seront reçues "à vie" et pas seulement 500 jours pour une mission courte ou quelques années pour une mission longue.
Mais dans tous les cas de figure, il faudra se protéger, aussi bien pendant le voyage, que pendant le séjour dans les habitations, les lieux de travail, les véhicules, les sorties.
Donc assumer le coût que cela représente.

Bien sûr qu'il faut se protéger, mais il y a une différence entre une protection minimale conduisant à un coup marginal et une protection très efficace dont le coût est si important qu'il remet en cause la volonté même de l'investissement.
Il faut donc trouver le bon compromis. Mais sachant qu'il y aura déjà un gros effort budgétaire dans la phase de préparation pour faire baisser les risques associés aux différentes manoeuvres astronautiques, comme par exemple la descente et l'atterrissage, demander un gros blindage ou un gros système supplémentaire pour résoudre totalement le problème des radiations, c'est faire une pierre 2 coups pour être certain de tuer le projet :
1) On augmente la masse initiale de manière significative, ce qui complexifie beaucoup de choses, par conséquent augmente les risques astronautiques, ce qui implique une préparation encore plus longue avec encore plus de missions préparatoires échelonnées sur une période plus longue.
2) On augmente les coûts de manière très significative, sur une longue période, avec un très grand nombre de missions intermédiaires pour tester les systèmes spatiaux sans aucun retour scientifique significatif attendu avant longtemps.
Donc, si, même si tu ne parles pas explicitement de "blocage", cela conduit à un blocage. Aucun président n'a intérêt à investir dans un projet dont il ne verra pas la fin.

Enfin, pour terminer, je pense que l'expression "risque majoré de 5%" est inappropriée. Le risque d'échec de la mission dû aux radiations pendant le voyage est quasiment nul si on prend des précautions simples. C'est important de le rappeler, parce que dans l'imaginaire collectif, le risque est associé à la mission. Or, une telle mission est l'accomplissement d'une vie. Il y a beaucoup de gens qui sont prêts à un tel risque pour leur vie de retraité, simplement à cause de l'enjeu. Mais il faut tout de même être bien conscient qu'il y aura un risque d'échec de la mission de l'ordre de 1% pour plein d'autres raisons. Entre 1% de chance de mourir à 40 ans lors de la mission et 5% de chances de mourir après 60 ans longtemps après la mission, quel est le risque qui pose le plus de problèmes et que les candidats astronautes souhaiteraient réduire le plus ?
Le problème est bien là. Certains voudraient réduire le risque lié aux radiations de manière significative, alors que ce n'est pas la priorité des candidats astronautes. D'un point de vue éthique, c'est tout de même gênant, non ? Pourquoi n'y a-t-il pas plus de gens préoccupés par le seuil de 1% imposé actuellement par la NASA pour toutes les missions spatiales habitées ?

A+,
Argyre