Estimation des coûts des premiers voyages vers mars

Bonjour à tous,
Je vous partage ci-dessous mon étude toute personnel pour obtenir une estimation des coûts que représenterai une première mission habitée sur la surface martienne :

https://drive.google.com/file/d/1DMvApK4y1qlrZcr1oY6UeXsp5Epn48Sj/view?usp=sharing

voici le résumé :
"L’étude compare de nombreuses options de missions tel que le nombre d’astronautes à envoyer, le type d’ISRU utilisé, l’orbite autour de Mars à utiliser, l’énergie à utiliser pour produire de l’électricité
sur place, le choix d’une aérocapture en rentrant vers la Terre, etc. afin de déterminer quelles sont les choix réalistes et intéressantes, aux vu des contraintes fixées au-préalable.

L’étude s’emploie ensuite à lister les technologies nécessaires qu’il reste à développer, et effectue une comparaison budgétaire estimatif permettant de définir, en fonction des objectifs sélectionnés par les politiques, quelle option choisir. Une chronologie des missions est fournie, avec une suite si plusieurs missions sont envisagées."


Et voilà la conclusion :
"En testant plusieurs hypothèses, on remarque que deux possibilités sortent du lot. La première possibilité consiste à envoyer des missions de 4 astronautes, la seconde possibilité des missions de 5 astronautes. La différence de coût est d’environ 5 à 7 % (pour la 1re mission ,164 G$ à 4, 176 G$ à 5), mais peux être décisif pour les décideurs politiques, au vu des montant en jeux. Néanmoins, la capacité de recherche supplémentaire en envoyant 5 astronautes au lieu de 4 est très importante.

Il est intéressant de noter que le coût de ces missions est bien inférieur aux estimations que l’on a généralement en tête. L’ordre de grandeur est celui du programme Apollo (200 G$ en dollars de 2020). Pour rappel, les dépenses mondiales dans le domaine spatial ont représenté en 2021 près de 92 G$, et sont amené à s’approcher des 110 G$ par an à la fin de la décennie.
Les technologies permettant de réaliser ces missions sont en développement, et pourraient probablement aboutir d’ici une dizaine d’année.
Les premières missions vers Mars seront alors possible, et pourraient se dérouler probablement à partir de la fin de la décennie 2030, et au début de la suivante. Mais pour cela, un soutien politique est indispensable.

Plusieurs études devront néanmoins préciser certains points qui mérite d’être éclaircis."

En espérant que vous trouverez cela intéressant, c'est la première fois que je réalise ce type d'exercice

C'est un peu long à lire mais intéressant, ça donne aussi le vertige sur les dépenses faites pour le SLS.
Reste à savoir si le SLS sera le lanceur le plus judicieux à utiliser.

Bonjour,

Gros travail !

Pour que le lecteur, puisse mieux apprécier cette démonstration, peut être ajouter un rappel rapide du scénario avec une explication des abréviations utilisées. Quel est le volume habitable durant les transits et le séjour sur Mars ?

Est ce que le cout prend en compte les missions destinées à qualifier les différents composants du système, en particulier ceux qui utilisent des technologies ayant un niveau de maturité faible ? Ces tests doivent permettre de valider l'ISRU, la technique de freinage atmosphérique et d'atterrissage, le véhicule terrestre, les vaisseaux, le système de production d'énergie (si nucléaire), ... Compte tenu des risques encourus par l'équipage (éloignement, délai minimum pour un retour suite à une interruption de la mission) ces tests en situation réelle mais sans équipage seront sans doute encore plus poussés que ce qui se pratique d'habitude. Il y a de quoi rajouter des dizaines de milliards de dollars entre la fabrication, le lancement et la gestion des missions sans équipage.

Merci pour vos commentaires!
Le scénario est celui du Mars semi-direct. On envoie lors d'une première conjonction :
- le Mars ascent vehicule (la fusée qui permet de quitter Mars) avec son Isru et le système d'énergie pour qu'il produise le carburant du retour.
- L'habitat de surface. Sa masse est basé sur le DRA5 de la NASA. Pour ses dimensions , c'est un cylindre de 8,4 m de diamètre maximum, avec un nombre d'étage probablement situé entre 2 et 3, soit 5 à 7,5m de haut.
- le vaisseau cargo éventuel (qui contient les rovers pressurisé et non pressurisé, les consommables etc.

Lors de la conjonction suivante, on envoie les astronautes, via un vaisseau permettant les transit. La masse de ce vaisseau est basé lui aussi sur le DRA5 et sur les travaux d'Argyre, les dimensions sont relativement similaire à l'habitat de surface. On envoie aussi un système ergol + moteur pour que le vaisseau puisse faire le transit retour Mars-Terre.

Concernant les abréviations, il y a une page de mon rapport dédiés.

Le coût prend en compte spécifiquement certaines missions pour qualifier certaines technologies, notamment l'aérocapture, l'entrée et l'atterrissage de grosses masses, et le système permettant un atterrissage précis au 500m près.

Les autres technologies à développer, ne sont pas spécifiquement pris en compte, car devant être développé au préalable. Néanmoins, les estimatifs sont basés sur les grandes masses budgétaire des programmes Apollo et Artemis, qui ont eux aussi réalisés des essais grandeur nature sans humain.