Re: Quelle pression d'air pour la future base martienne ?

[Anovel]

@ Argyre
Tu peux aussi imaginer une structure construite façon tunnel avec des voussoirs fabriqués à partir de roches fondues et assemblés suivant les besoins pour tous types de bâtiments: du garage ouvert à la salle de réunion.
On pense souvent que la seule forme est un cylindre, hors on peut créer des dômes, des demis cylindres avec un sol en crochet permettant de caler les voussoirs à l'intérieur. Ce sol peut être fait sur place ou créer comme les voussoirs et être ainsi facilement déplaçable!

La pression devient ainsi moins pénalisante et la charge sur le dessus ne pose plus de gros problèmes.


Pour moi, la couverture des habitats par du régolite me parait essentielle pour arrêter les micro-météorites (plus gros c'est sans espoir).

Disons que jusque la taille d'une balle de tennis, une couche de remblai peut arrêter le projectile.



Pour les chutes plus importantes je ne suis pas certain que l'on puisse s'en protéger!

[Maurice]

@Argyre : Vous dites qu'avoir une composition atmosphérique différente pour les quartiers de vie et pour les serres risquerait de compliquer inutilement la chose, mais si ces différents secteurs sont à pression égale et que seule la composition change est-ce que cela serait vraiment source de complications?
Car dans un milieu hostile ou chaque chose doit être optimisée, est-ce que cela ne serait pas intéressant d'avoir une serre à très forte teneur en CO² pour booster la croissance des plantes et ainsi la production d'O² et de nourriture?

[Argyre]

Pour moi, la couverture des habitats par du régolite me parait essentielle pour arrêter les micro-météorites (plus gros c'est sans espoir).

Disons que jusque la taille d'une balle de tennis, une couche de remblai peut arrêter le projectile.

Pour les chutes plus importantes je ne suis pas certain que l'on puisse s'en protéger!

La probabilité qu'une micro-météorite tombe sur la base est très faible. D'abord, dans l'espace, si une telle probabilité était relativement forte (par exemple 1 fois tous les 10 ans), on s'en serait aperçu avec au moins une des stations spatiales MIR, Skylab, ISS etc.. Il y a eu en fait des pico-météorites qui ont occasionné des rayures, peut-être même des micro-perforations des stations, mais rien qui ait entrainé une décompression significative et un risque pour l'équipage.
De plus, Mars est protégée par une atmosphère et aussi ténue soit-elle (6 mb), toute météorite entrant dans cette atmosphère y entre à grande vitesse et, comme pour tous les atterrisseurs qui venaient de la Terre, subit obligatoirement un freinage fort et un échauffement très important conduisant en règle générale à la pulvérisation. Le risque concernerait éventuellement les résidus d'un météore plus important, mais c'est beaucoup plus rare et il faut qu'il tombe pile poil sur l'habitat ...
Tout cela pour dire que le risque n'est pas nul, mais il est quand même très faible, probablement un ordre de grandeur plus important que sur Terre, mais sans doute aussi un ordre de grandeur plus faible que le risque au niveau des stations spatiales. Bref, je ne pense pas qu'il soit nécessaire de se préoccuper de la chute des météorites sur l'habitat, la probabilité doit être du style 1 fois par dizaine de millions d'années, et encore ...
Ceci étant dit, il y a d'autres risques de dépressurisation, à cause d'un accident (explosion dans l'habitat par exemple), d'un acte de folie, ou d'une erreur de conception. Pour limiter les effets de ces événements, il convient d'avoir des compartiments étanches qu'on pourrait fermer en cas d'urgence. Dans une grande base, on pourrait par exemple avoir la possibilité de fermer l'accès à une serre ou à une aile d'habitations.

[Argyre]

@Argyre : Vous dites qu'avoir une composition atmosphérique différente pour les quartiers de vie et pour les serres risquerait de compliquer inutilement la chose, mais si ces différents secteurs sont à pression égale et que seule la composition change est-ce que cela serait vraiment source de complications?
Car dans un milieu hostile ou chaque chose doit être optimisée, est-ce que cela ne serait pas intéressant d'avoir une serre à très forte teneur en CO² pour booster la croissance des plantes et ainsi la production d'O² et de nourriture?

Certes, il pourrait y avoir quelques menues différences dans la composition de l'air à différents endroits de la base. C'est une bonne question. On peut noter que c'était le cas dans Biosphère 2, l'expérience qui a été faire dans l'Arizona il y a quelques années. Ce qui me parait dommage, c'est que les plantes produisent en général plus d'O2 qu'elles n'en consomment et consomment plus de CO2 qu'elles n'en produisent, alors que c'est le contraire pour les humains. Il est donc tentant d'aider à faire passer l'air vicié des parties habitées vers les serres et réciproquement. Malgré tout, ces transferts dépendent trop de paramètres mal contrôlés (types de plantes, âge des plantes, ensoleillement, saison, ...) et devront sans doute être contrôlés de manière précise grâce à des processus chimiques complémentaires.
Concernant le CO2, il est relativement aisé d'en rajouter grâce à des pompes et des systèmes qui le récupéraient de l'atmosphère martienne, donc oui, on doit pouvoir enrichir un peu les serres en CO2, mais il faut prendre garde à ce que cela n'oblige pas à d'importants efforts au niveau des parties habitées pour l'éliminer ...

[Giwa]

@Argyre : Vous dites qu'avoir une composition atmosphérique différente pour les quartiers de vie et pour les serres risquerait de compliquer inutilement la chose, mais si ces différents secteurs sont à pression égale et que seule la composition change est-ce que cela serait vraiment source de complications?
Car dans un milieu hostile ou chaque chose doit être optimisée, est-ce que cela ne serait pas intéressant d'avoir une serre à très forte teneur en CO² pour booster la croissance des plantes et ainsi la production d'O² et de nourriture?

Effectivement dans un espace qui sera limité lors des débuts , il faut optimiser la production des serres , quitte à avoir une composition gazeuse différente entre les serres et les habitats (tout en conservant la même pression totale)
Les jardiniers lors de leurs interventions dans les serres auront à porter un masque respiratoire, contrainte tout de même bien plus faible que celles des EVA dans l’Espace.
A ce sujet, il existe bien des techniques pour faire varier à volonté cette composition moléculaire : tamis moléculaire, osmose inverse, distillation fractionnée .
En particulier il me semble dommage de ne pas utiliser le diazote présent dans l’atmosphère martienne pour ne pas être contraint d’importer de temps à autre des engrais ammoniaqués depuis la Terre.
Bien sûr, il faut au préalable concentrer cet azote avant de fabriquer ces engrais soit par voie chimique, soit biologiquement avec les bactéries associées aux racines des légumineuses... Mais tout ça, n’a rien de sorcier ! ;)

[phenix]

petite question liée a ce sujet sur la composition d'un atmosphere respirable.

pourrait-on faire une atmosphère respirable a 1bar constitué d'helium?. Il faudrait bien évidement de l’oxygène probablement à la même pression partielle, donc disons une atmosphère de 30% oxygène et 70% hélium. Est-ce que cette atmosphère serait respirable sur le long terme? je sais qu'elle est utilisée en plongé mais uniquement pour des durées réduites et dans des conditions de pression bien différentes. Il faudrait peut être ajouter de l'azote, dans les serres pour les plantes.

[hector 45]

bonjour a tous
le problème d une atmosphère a l hélium  c est son cout et son utilité .
on utilise l hélium en plongée profonde pour soulager l effort des muscles de la cage thoracique cela ne se justifie pas sur une éventuelle base martienne.
par contre l hélium est déjà tres rare sur terre et d un cout élevé.  alors sur mars.....

[Giwa]

@phenix : pourquoi utiliser de l’hélium très rare sur Terre et probablement de même sur Mars?
De plus ses pertes par diffusion à travers des parois minces des scaphandres sont importantes et comme c’est un bon conducteur thermique les  astronautes auraient froids, sauf à maintenir une température de plus de 30 °C. 
Sans parler de la voix désagréable de canard qu’ils auraient...mais ça, c’est un détail et on pourrait s’y habituer !
Un seul avantage que je vois , serait pour les premières expéditions humaines de réduire la masse de gaz respirable à emporter.

[lambda0]

Le deuxième constituant de l'atmosphère martienne est l'argon, qui est aussi un gaz neutre...
Après, je ne sais pas si ça se respire bien en remplacement de l'azote, l'atome est plus lourd que la molécule d'azote (40 g/mol contre 28 g/mol).

Edit:
Vérification faite, l'argon ne s'utilise pas pour les mélanges de plongée parce que c'est plus narcotique que l'azote, mais à pression habituelle, ce n'est peut-être pas si problématique.
Par contre, dans un local fermé sans circulation, ça peut s'accumuler au sol. Il faudrait prévoir une ventilation/brassage de l'air pour éviter cela.

[phenix]

Mars, Mars et toujours Mars, l’application était dans une optique plus proche du soleil.  :yeea:

Dans une colonie vénusienne, c'est la portance de l'air "terrestre" (20 % O₂ et 80 % N₂, plus léger que l'air vénusien : 97 % CO₂ et 3 % N₂) à l’intérieur des modules qui génèrent la portance. Ça marche très bien mais la portance n'est pas énorme et les modules sont donc plus grand que nécessaire. Je cherche juste a savoir si il est possible d'utiliser un mélange plus léger mais tout de même respirable au cas où ça s'avère nécessaire.

Il y a 12 ppm d'hélium dans l'atmosphère de venus, c'est peu en proportion mais énorme vu la masse de l’atmosphère (100 fois plus important que sur terre) et se sera compliqué à extraire.

C'est vrai qu'il y a aussi la pénétration des parois mais je cherchais d’abord à voir sur le plan biologique.

Chimiquement c'est inerte et encore plus facile a respirer car plus fluide mais est-ce que ça gêne pour autre chose ?

Vu qu'on travaille sur de grand volumes, y a-t-il un risque de décantation (l'hélium se concentrerait en haut du module et l'oxygène en bas) ?



[Message corrigé]

[lambda0]

Mars Mars et toujours mars, l’application était dans une optique plus proche du soleil  :yeea:

Ben le titre de ce fil parlait de base martienne ;)

[phenix]

Mars Mars et toujours mars, l’application était dans une optique plus proche du soleil  :yeea:

Ben le titre de ce fil parlait de base martienne ;)

a oui pas faux  :megalol:
Je la trouvais adapté pour parler des atmosphères respirable mais j'avais oublié que c’était pour Mars

[Eloi]

@phénix, c'est de toi la cité flottante vénusienne ? 🤩

[Eloi]

Pour augmenter la portance : une idée en passant (mais peut-être l'as-tu déjà eue) : on pourrait prévoir des ballons transparents hermétiques avec un fond hémisphérique réfléchissant vers un corps noir situé au centre du ballon. Ce corps noir chaufferait sous le rayonnement solaire, puis chaufferait l'air ambiant par conduction/convection et l'air chaud génèrerait de la portance. Le corps noir peut également servir de stock de chaleur pour la nuit. Ce système pourrait même utiliser de l'air vénusien et pourrait s'avérer au final peu coûteux (peu de matériaux nécessaire, système entièrement passif).


Peut-être moins que filtrer et trier pour récupérer des ppm d'hélium (?)

[Giwa]

Phenix a dit :

Je la trouvais adapté pour parler des atmosphères respirable mais j'avais oublié que c’était pour Mars

Puisque ce sujet à propos de Mars et non de Vénus  ;)  nous donne l'occasion de discuter des atmosphères respirables, une autre possibilité que l'hélium dans la composition des mélanges respiratoires est le néon qui est aussi un gaz noble, donc inerte et qui est aussi utilisé pour des plongées profondes dans un gaz respiratoire sous la dénomination Néox. 
A remarque que le néon est aussi plus léger que le diazote ( 20 g/mol contre 28 g/mol ) ... et que pour la cité vénusienne flottante , c'est à examiner !  ;)

[phenix]

@phénix, c'est de toi la cité flottante vénusienne ? 🤩

oui la modalisation est fini et il me manque une partie dans le descriptif. en ajoutant la correction , je devrait pouvoir mettre tout ça sur mon site d'ici la quelque semaine

Pour augmenter la portance : une idée en passant (mais peut-être l'as-tu déjà eue) : on pourrait prévoir des ballons transparents hermétiques avec un fond hémisphérique réfléchissant vers un corps noir situé au centre du ballon. Ce corps noir chaufferait sous le rayonnement solaire, puis chaufferait l'air ambiant par conduction/convection et l'air chaud génèrerait de la portance. Le corps noir peut également servir de stock de chaleur pour la nuit. Ce système pourrait même utiliser de l'air vénusien et pourrait s'avérer au final peu coûteux (peu de matériaux nécessaire, système entièrement passif).


Peut-être moins que filtrer et trier pour récupérer des ppm d'hélium (?)

le problème c'est que avec la rotation atmosphérique, il y a des nuits de prés de 50h, pendant lesquels l'altitude baisserais. on pourrais trouver des solutions pour une mission robotique, mais pour une colonie ça devient compliqué.

Phenix a dit :

Je la trouvais adapté pour parler des atmosphères respirable mais j'avais oublié que c’était pour Mars

Puisque ce sujet à propos de Mars et non de Vénus  ;)  nous donne l'occasion de discuter des atmosphères respirables, une autre possibilité que l'hélium dans la composition des mélanges respiratoires est le néon qui est aussi un gaz noble, donc inerte et qui est aussi utilisé pour des plongées profondes dans un gaz respiratoire sous la dénomination Néox. 
A remarque que le néon est aussi plus léger que le diazote ( 20 g/mol contre 28 g/mol ) ... et que pour la cité vénusienne flottante , c'est à examiner !  ;)

Oui le neon est plus proche du diazote, par contre je crois qu'il ai plus fluide donc pourrais trouvé un intérêt dans certaine application. par contre niveau portance, l’hélium est bien plus efficace.

[Eloi]

Pour augmenter la portance : une idée en passant (mais peut-être l'as-tu déjà eue) : on pourrait prévoir des ballons transparents hermétiques avec un fond hémisphérique réfléchissant vers un corps noir situé au centre du ballon. Ce corps noir chaufferait sous le rayonnement solaire, puis chaufferait l'air ambiant par conduction/convection et l'air chaud génèrerait de la portance. Le corps noir peut également servir de stock de chaleur pour la nuit. Ce système pourrait même utiliser de l'air vénusien et pourrait s'avérer au final peu coûteux (peu de matériaux nécessaire, système entièrement passif).


Peut-être moins que filtrer et trier pour récupérer des ppm d'hélium (?)

le problème c'est que avec la rotation atmosphérique, il y a des nuits de prés de 50h, pendant lesquels l'altitude baisserais. on pourrais trouver des solutions pour une mission robotique, mais pour une colonie ça devient compliqué.

Oui, tout à fait, c'est pour cela qu'il faudrait un corps noir au centre faisant stock de chaleur. Ce pourrait être une bonbonne d'eau peinte en noir (par exemple les réserves de la cité, double fonction) qui ferait bouillote, ou un matériau stockant la chaleur sous forme sensible (par exemple de l'étain à 240°C, ce qui permettrait une température constante du fait du changement de phase). Il ne faudrait pas toutefois que la masse du dispositif excède le gain de portance. Dans tous les cas, cela se dimensionne. Fais-moi signe par MP si tu veux discuter plus loin. De même si tu souhaites un béta-lecteur

C'est très chouette en tout cas ce que tu fais

[Vadrouille]

Tiens, voilà un sujet intéressant. Sans entrer dans le détail physico-chimique, ma modeste contribution se limitera à des détails d'ordre pratico-pratique :

Sur la Lune comme sur Mars, une présence humaine doit nécessairement induire de nombreuses EVA, dans des conditions extérieures plus ou moins proche de celles du vide spatial. La pression et la composition chimique de l'air dans le scaphandre est une contrainte forte.

Sur la Lune, compte tenu du cycle lunaire de 27,3 jours, on peut se dire que les missions habitées se limiteront à une dizaine de jours. Il est peu intéressant de rester sur place durant la nuit lunaire, la présence humaine devant être vue comme complémentaire à celle de robots qui assureront le travail durant les périodes d'absence de l'homme.

En 10-12 jours sur place, les astronautes auront à assurer un nombre conséquent d'EVA pour assurer le programme. Contrairement à l'ISS, il paraît difficile d'envisager chaque jour que ceux-ci passent des heures avec un respirateur pour s'adapter à la différence de composition chimique de l'air. Et contrairement à une mission courte de la navette, on n'enverra pas 7 personnes pour seulement deux qui partiront en EVA, les autres s'occupant des autres tâches à bord. Il faudra donc que, comme lors d'Apollo, la pression soit identique dans le vaisseau et dans les scaphandres.

Pour Mars, c'est un peu différent. Certes il y aura beaucoup d'EVA, mais la durée de la mission étant plus longue, il n'est pas certain que celles-ci soient le facteur déterminant pour déterminer quel air il faudra employé dans le vaisseau. Corrigez moi si je me trompe, mais je ne crois pas que l'on ait déjà essayé de faire passer deux ans à des cobayes sans azote ! Quelles seraient les conséquences pour l'organisme ? Je n'ai pas les compétences médicales pour répondre sur ce point.

A plus long-terme, je me demande quand même s'il ne serait pas possible de concevoir des scaphandres à pression atmosphérique (ou presque) en utilisant un exosquelette pour aider l'astronaute à bouger ses membres. Jusqu'alors, le déplacement était toujours exercée par la force physique de l'astronaute. Mais si l'on parvient à concevoir une structure qui se substitut à l'humain (qui n'aurait plus qu'à "guider" son exosquelette), on peut peut-être résoudre le problème de la pression.

[Giwa]

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Pour Mars, c'est un peu différent. Certes il y aura beaucoup d'EVA, mais la durée de la mission étant plus longue, il n'est pas certain que celles-ci soient le facteur déterminant pour déterminer quel air il faudra employé dans le vaisseau. Corrigez moi si je me trompe, mais je ne crois pas que l'on ait déjà essayé de faire passer deux ans à des cobayes sans azote ! Quelles seraient les conséquences pour l'organisme ? Je n'ai pas les compétences médicales pour répondre sur ce point.

A plus long-terme, je me demande quand même s'il ne serait pas possible de concevoir des scaphandres à pression atmosphérique (ou presque) en utilisant un exosquelette pour aider l'astronaute à bouger ses membres. Jusqu'alors, le déplacement était toujours exercée par la force physique de l'astronaute. Mais si l'on parvient à concevoir une structure qui se substitut à l'humain (qui n'aurait plus qu'à "guider" son exosquelette), on peut peut-être résoudre le problème de la pression.

En tout cas je partage votre interrogation sur un air non azoté sur le long terme ? Certes nous ne sommes pas des légumineuses pour qui l'apport en azote est essentiel, mais l'azote n'est pas neutre chimiquement et donc aussi biologiquement, et les effets sur le long terme d'un air sans azote sont inconnus.
Effectivement votre proposition d'un exosquelette pour aider aux mouvement dans des scaphandres à pression atmosphérique est intéressante , mais devraient être très fiables pour éviter les blocages et avec des mesures de secours pour rapatrier l'astronaute si l'exosquelette tombe en panne.