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 Calcul de la Serre Martienne?

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Giwa
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 24 Mar 2009 - 12:47

montmein69 a écrit:
Giwa a écrit:

Par contre d'accord pour une première mission d'exploration courte et l'installation d'appareils automatisés de production de méthane à partir du CO2 et H2O pour les missions ultérieures ...mais bon on sort de notre sujet !
il faut valider très rapidement des technologies de production in-situ pour H20 , pour O2 et pour le méthane. Véhiculer du fret ....beaucoup trop cher.
Sur ce premier point il me semble y avoir convergence de vue
montmein69 a écrit:
Cela dit .... réfléchir au minimum nécessaire pour qu'une première serre prototype fonctionne ... un certain temps -avec présence humaine puis sans - c'est déjà se fixer des paramètres minimums à savoir maîtriser (dans un contexte tel qu'on le connait aujourd'hui).
Sur ce second point j'ai un avis plus mitigé car pour qu'une première serre fonctionne longtemps, il faut pouvoir lui fournir les molécules de base nécessaires à la vie qui dépendent justement d'une parfaite maitrise du premier point...Mais bon d'ici là des progrès en laboratoire suffisants auront peut-être été accomplis.
Cela dit on peut toujours tester cette serre pendant la présence humaine et la mettre en veilleuse après le départ si sa maitrise automatique n'est pas suffisamment au point. Dans tous les cas, son fonctionnement lors de la seule présence humaine n'aura pas été inutile car cela se traduira par des économies en vivres de secours qui pourront être laissées sur place pour les équipages suivants.
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Argyre




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 24 Mar 2009 - 13:09

Bonjour,

Le lien suivant n'a peut-être pas été donné ?
Au cas où, je vous le donne, c'est quasiment la bible de tous les martiens, en pleine phase de construction, mais déjà très intéressante avec pleins de rubriques.
http://www.marspedia.org/index.php?title=Main_Page

Cordialement,
Argyre
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montmein69




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 24 Mar 2009 - 20:08

Giwa a écrit:

montmein69 a écrit:
Cela dit .... réfléchir au minimum nécessaire pour qu'une première serre prototype fonctionne ... un certain temps -avec présence humaine puis sans - c'est déjà se fixer des paramètres minimums à savoir maîtriser (dans un contexte tel qu'on le connait aujourd'hui).
Sur ce second point j'ai un avis plus mitigé car pour qu'une première serre fonctionne longtemps, il faut pouvoir lui fournir les molécules de base nécessaires à la vie qui dépendent justement d'une parfaite maitrise du premier point...Mais bon d'ici là des progrès en laboratoire suffisants auront peut-être été accomplis.

Tout à fait exact ... c'est pourquoi je pense que le matériel "usine d'extraction/purification/synthèse" sera déjà bien au point s'il accompagne le premier équipage. On sera en phase "confirmation de validation".
Il y aura eu ce que j'appelle des "prototypes" envoyés en avant-garde dans des missions robotisées (par exemple pour tester les techniques d'atterrissage de précision, autant amener un payload utile) . Ce sera peut-être du modèle réduit et la production anecdotique ... mais on validera des techniques, cela permettra de repérer les points faibles à redouter in-situ.
Je me pose d'ailleurs des questions sérieuses sur l'eau ... vu que c'est seulement sur des sites de latitude élevée qu'on peut trouver assez facilement de la glace d'eau (genre site de Phoenix) et ce n'est pas l'idéal pour les hommes ni pour des serres. Extraire de l'atmosphère ... pas impossible mais délicat. extraire du régolithe c'est très compliqué et nécessite un matériel annexe de forage et d'excavation complexe (surtout sans hommes).
Et l'eau c'est aussi l'oxygène, le méthane ... donc c'est vraiment important.
Donc comme le dit Giwa ... deux problèmatiques inextricablement liées : production de fluides in-situ avant d'envisager des serres un peu durables dépendantes de la production de ces fluides.

Citation :
Cela dit on peut toujours tester cette serre pendant la présence humaine et la mettre en veilleuse après le départ si sa maitrise automatique n'est pas suffisamment au point. Dans tous les cas, son fonctionnement lors de la seule présence humaine n'aura pas été inutile car cela se traduira par des économies en vivres de secours qui pourront être laissées sur place pour les équipages suivants.
C'est aussi mon point de vue, il n'y aura pas d'occupation permanente immédiate (elle dépendra justement étroitement de ces mises au point) ... donc on doit tester le fonctionnement en autonomie des deux types d'installation (usines et serres) entre deux missions, et on accepte que cela ne réussisse pas forcément au début.
De toute façon on accumule de l'expérience avec les données transmises par télémétrie qui permettent de savoir ce qui va ou ce qui ne va pas. Et on prépare sur Terre, de nouvelles versions, des rechanges avec des adaptations etc ... à acheminer avec l'équipage suivant.
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Giwa
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mer 25 Mar 2009 - 8:47

Effectivement Mars serait beaucoup plus intéressant par rapport à la Lune que si on puisse exploiter la glace d'eau et pourquoi pas la glace carbonique facilement, et effectivement c'est dans les régions polaires pendant leurs hivers que l'on peut l'extraire le plus facilement.
Dans un premier temps cela parait difficile d'en assurer le transport jusqu'aux régions équatoriales ou d'extraire par des puits artésiens artificiels l'eau du sous-sol, ou bien de l'extraire de l'atmosphère avec une productivité suffisante .
Je finis par me demander s'il ne serait pas préférable au début de s'installer dans les régions polaires avec des systèmes mixtes de production d'énergie : solaire pendant les étés et nucléaire pendant les hivers ?

Un autre problème a soulevé, mais pour le plus long terme, est l'extraction de l'élément azote quant-même indispensable à la vie. Sa teneur est faible dans l'atmosphère et pour l'en extraire une liquéfaction de celle-ci suivie d'une distillation fractionnée seraient nécessaire ; peut-être trouverons-nous des sels nitrés dans le sous-sol dont on pourrait l'extraire ? - dans tous les cas, c'est encore du matériel à prévoir à long terme.
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mer 25 Mar 2009 - 10:31

Les conditions climatiques aux pôles de Mars ne sont pas aussi effroyables que l'on puisse y penser à première vue. Bien sûr les hivers sont bien plus longs et plus rigoureux que sur la Terre, mais ce qui compte avant tout ce sont les déperditions thermiques et là il n'est pas sûr que le pôle sud de la Terre soit préférable. En effet si la température sur Mars peut descendre à -143 °C , la pression atmosphérique chute alors à 4,0 hPa ce qui limite grandement les pertes thermiques par convection et avec de bons réflecteurs d'infrarouges au dessus de la station martienne, on transformerait celle-ci en une sorte de vase Dewar ou en bouteille thermo - selon vos activités et vos goûts Wink - avec des pertes thermiques très limitées. Finalement cela est à comparer avec un hiver austral au pôle Sud dans la station Vostok par temps de blizzard et à - 90°C ! affraid

Quelques sites de références:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Records_de_temp%C3%A9rature

http://www.neufplanetes.org/systeme_solaire/mars.html

http://spt06.chez-alice.fr/mars.htm
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montmein69




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mer 25 Mar 2009 - 19:30

Merci à Argyre pour le lien.
http://www.marspedia.org/index.php?title=Main_Page

Il y a de la matière à lire ... et il me faudra un peu de temps clown
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Giwa
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Jeu 26 Mar 2009 - 15:24

Je reviens sur un point que j’ai déjà évoqué, mais de manière superficielle : le faible pourcentage de diazote dans l’atmosphère martienne de l’ordre
de 2,7% au lieu de 78% pour la Terre.
Or les éléments principaux pour la synthèse des molécules du vivant sont le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote – en particulier sans azote
plus d’acides aminés absolument indispensables à la vie
d’origine terrestre. Bien sûr la vie a besoin d’autres éléments tout aussi indispensables,
mais en quantités plus faibles comme le phosphore, le soufre – voire en quantités très faibles : les oligoéléments -mais dans ces cas on peut pallier
à leur manque éventuel par des apports depuis la Terre sans trop augmenter les charges à transporter.

Dans le cas de l’azote, il faut pour une installation durable, absolument exploiter les ressources locales.

Il y a deux voies, à mon avis, pour y parvenir :
- Extraire le diazote par des méthodes physiques ou chimiques de l’environnement martien
- Faire appel à des organismes vivants capables de mieux fixer l’azote dans un environnement pauvre en cet élément.

Pour la première voie, si on ne trouve pas de composés minéraux nitrés dans le sous-sol martien, il reste tout de même la possibilité de l’extraire de l’atmosphère car 2,7 % c’est quant-même suffisant pour une extraction puisque sur Terre, on est capable d’extraire de l’air un gaz rare comme l’argon à un pourcentage de 0,9 % sans aucune difficulté.
Bien sûr la pression atmosphérique sur Mars est très faible et très variable de l’ordre en moyenne de 7 hPa, mais avec des turbines et des compresseurs on doit pouvoir élever la pression jusqu’à une valeur suffisante pour extraire le dioxyde de carbone par liquéfaction, dont le pourcentage est de 95, 3 % , et récupérer un gaz bien plus riche en diazote dont le pourcentage s’élèvera à plus de 60 % . Ce gaz pourra être injecté dans la serre pour élever la teneur en diazote à un niveau suffisant pour permettre son assimilation. D’autre part le dioxyde de carbone sera mis en réserve par exemple pour être réinjecté dans les serres au fur et à mesure de sa consommation ou pour la synthèse de méthane qui peut être le carburant pour des fusées martiennes.

Toutefois la deuxième voie qui fait appel à des bactéries sélectionnées ou génétiquement modifiées peut s’avérer fort utile pour améliorer les rendements d’assimilation de l’azote par les racines des légumineuses avec lesquelles elles vivent en symbiose.
Pour plus d’information sur ce sujet, on peut consulter ce site :
http://www.genoscope.cns.fr/spip/Frankia-alni-symbiotique-fixatrice.html
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Argyre




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Jeu 26 Mar 2009 - 23:05

Bonsoir,
Giwa a écrit:
Pour la première voie, si on ne trouve pas de composés minéraux nitrés dans le sous-sol martien, il reste tout de même la possibilité de l’extraire de l’atmosphère car 2,7 % c’est quant-même suffisant pour une extraction puisque sur Terre, on est capable d’extraire de l’air un gaz rare comme l’argon à un pourcentage de 0,9 % sans aucune difficulté.
Toutefois la deuxième voie qui fait appel à des bactéries sélectionnées ou génétiquement modifiées peut s’avérer fort utile pour améliorer les rendements d’assimilation de l’azote par les racines des légumineuses avec lesquelles elles vivent en symbiose.
Tu dois le savoir, mais je le précise quand même pour faire le point sur le sujet : il ne suffit pas d'avoir de l'azote dans l'air pour que les plantes s'en nourrissent. Ce sont en effet les racines qui récupèrent des composés azotés dans le sol. Donc si on a de l'azote dans l'air, il faut obligatoirement des bactéries qui vont fixer l'azote de l'air et le faire passer dans le sol (azotobacter par exemple, voir http://fr.wikipedia.org/wiki/Azotobacter). De plus, tous les engrais sont à base de nitrates et donc de composés azotés. Pour cela, on peut exploiter les déchets organiques (plantes mortes, excréments animaux, restants de repas ...), mais il faut tout de même avoir les bonnes bactéries pour que la décomposition soit complète et que les plantes s'en nourrissent. Le cycle de l'azote est finalement assez complexe et la maîtrise des processus de transformation chimique par des êtres vivants n'est pas simple (il ne faut pas que certaines bactéries indispensables au cycle soient totalement éliminées par une autre espèce vivante par exemple !). Le point positif, toutefois, c'est qu'on peut envisager un recyclage complet avec peu de perte. Autrement dit, même avec un approvisionnement en azote très lent (typiquement en exploitant l'air martien), on peut faire tourner la serre sans problème.

Cordialement,
Argyre
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Giwa
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Ven 27 Mar 2009 - 0:09

Bonsoir Argyre,
A la fin de mon post précédent j’en parlais:

Toutefois la deuxième voie qui fait appel à des bactéries sélectionnées ou génétiquement modifiées peut s’avérer fort utile pour améliorer les rendements d’assimilation de l’azote par les racines des légumineuses avec lesquelles elles vivent en symbiose.
Pour plus d’information sur ce sujet, on peut consulter ce site :
http://www.genoscope.cns.fr/spip/Frankia-alni-symbiotique-fixatrice.html


Effectivement c’est bien que tu le précises (manque de pédagogie de ma part car même si c'était dans ma tête, j'aurais du l'exprimer) qu’il faut dans tous les cas des bactéries qu’elles soient sélectionnées ou pas.

J’évoquais la recherche de bactéries fixatrices d’azote plus efficaces car si on ne fait que compresser l’atmosphère martienne sans modification de sa composition initiale, on se retrouve avec une pression partielle en diazote insuffisante pour assurer une fixation convenable de l’azote. Il me semble que la plupart des modèles de serres martiennes fonctionnent sous une pression totale bien inférieure à la pression atmosphérique terrestre d’environ 1000 hPa ; or la fourchette pour la pression partielle en diazote est entre 200 hPa et 1000 hPa - et la limite inférieure ne serait même pas atteint. D’où la nécessité d’enrichir le gaz au départ en diazote et/ou de sélectionner des bactéries plus efficaces.

Voici la référence correspondante, mais qui malheureusement ne passe bien :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fixation_biologique_de_l'azote

On doit pouvoir retrouver l’article par son titre:
Fixation biologique de l'azote

Voici aussi un pdf sur les bactéries fixatrices d’azote et les processus biochimiques mis en cause dont l'adresse net ne passe pas non plus:
http://hydrohane.com/Documents/Bacteries%20fixatrices%20d'azote.pdf

Voici le titre de ce pdf : Les symbioses du sol/Les bactéries fixatrices d’Azote
On retouve ce pdf sur google par l'entrée: Les bactéries fixatrices d’Azote

Cordialement,
Giwa

PS : Il y a encore beaucoup à dire sur ce sujet comme par exemple les raisons qui conduisent à envisager des serres sous une pression inférieure à celle de la Terre, sur les types d’éclairage, etc. Sans doute tu pourras apporter beaucoup d’informations à ces propos .
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Jeu 16 Avr 2009 - 18:23

Je me permets de vous signaler cette article qui concerne des mini-serre lunaire, et qui pourrait peut-être vous intéresser :
http://www.physorg.com/news158991711.html
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Giwa
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Dim 19 Avr 2009 - 19:57

Un article intéressant sur la joubarbe des montagnes capable de résister à une grande aridité et au froid.
http://pagesperso-orange.fr/soyez/montagne/pages%20web/flore/joubarbe/joubarbe_des_montagnes_description.htm

Comme dans les déserts les plus arides où les plantes doivent limiter leur déperdition d’eau, on trouve en montagne des plantes grasses (succulentes) comme la Joubarbe. Ses feuilles et ses tiges crassulescentes retiennent l’eau et limitent l’action du gel grâce à une très forte pression osmotique (ou très faible potentiel osmotique) (2) due à une forte teneur en glucides (surtout le saccharose) qui stabilise les colloïdes du cytoplasme et abaisse le point de congélation du contenu cellulaire (3).

Cela peut enrichir nos réflexions sur les serres martiennes - ou lunaires comme le post précédent en parlait. En effet quoique l’on fasse, il restera pratiquement impossible de reproduire sur un autre astre des conditions similaires à celles des environnements terrestres – en particulier pour la gravité (sauf à imaginer des centrifugeuses lorsque la gravité y est plus faible !)
Autant donc que les plantes s’adaptent au moins partiellement à ces conditions nouvelles, soit par sélection, soit par modification génétique.
Ainsi des plantes capables de résister au froid, à la sécheresse et à l’altitude - donc à une pression atmosphérique faible - comme la joubarbe permettraient sans doute de construire des serres martiennes moins protectrices, donc moins complexes et plus simples à mettre en œuvre.
Pour revenir sur la faible gravité régnant sur Mars, on peut en faire un avantage en sélectionnant des plantes aux tiges moins charnues incapables de soutenir sur Terre leurs fruits, mais qui sur Mars les porteraient facilement. Pourquoi cela ? Ces plantes produiraient alors moins de lignite nécessaire à la rigidité des tiges, mais plus de sucres dans leurs fruits.
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montmein69




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Lun 20 Avr 2009 - 8:31

Giwa a écrit:

des plantes grasses (succulentes) comme la Joubarbe. Ses feuilles et ses tiges crassulescentes
.../cut/...
- comme la joubarbe permettraient sans doute de construire des serres martiennes moins protectrices, donc moins complexes et plus simples à mettre en œuvre.


Il y a effectivement de nombreuses pistes possibles ... les biologistes et les généticiens auraient sans doute des idées.
Il faudrait quand même être capable de démarrer ces mini-serres ... pour faire des tests réels. Or on ne voit pas trop de volonté de se lancer là-dedans.
Et pour des essais réels in situ (si on veut vraiment combiner les conditions de pesanteur, Température, Pression, saisons, vents, poussières etc...) avant l'arrivée d'un équipage, on retombe sur le problème de développer une robotique performante.

En plus je veux bien croire que le gratin de joubarbe, ou son sorbet sont "succulents" ...



mais la tige crassulescente ne me fait guère saliver pale .

Tant qu'à faire ... privilégions la recherche sur la courgette, le potiron et les fraises lol!

Evidemment il y a les accros inconditionnels:
Citation :

Propriétés de la joubarbe

On utilise les feuilles fraîches écrasées pour soigner les verrues, les cors, les piqûres d’insectes, les petites écorchures.
Appliquer la feuille écrasée, la maintenir quelques heures avec du sparadrap ou un bandage. Répéter le traitement jusqu’à disparition.
La tisane de joubarbe est diurétique et antiseptique : faire infuser 10 à 15g de feuilles par litre. Boire une tasse toutes les 3h.
Céphalées : écraser la feuille sur une compresse légèrement mouillée et appliquer sur le front.
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Argyre




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Lun 20 Avr 2009 - 14:11

Bonjour,

Je vous fais part d'une liste de questions qui me paraissent fondamentales pour l'exploitation des futures serres martiennes et auxquelles j'aimerais que vous apportiez votre éclairage d'expert :
1) A quelle pression minimale peut-on faire pousser les plantes ?
2) Quelle composition optimale de l'air ? 2.1 sans contrainte; 2.2 avec la contrainte que des humains puissent respirer librement.
3) Est-il possible, et si oui comment, de maintenir une température au-dessus de 0° la nuit dans une serre proche de l'équateur martien, sans apport énergétique important, uniquement en exploitant l'effet de serre pendant la journée ? (je conçois que cette question requiert une étude approfondie avec différentes options, donc qu'il soit difficile de répondre ...).
4) Serre en verre ou serre en plastique si on privilégie le développement durable ? Question connexe : quelle est la durée de vie de la structure d'une telle serre ?
5) Peut-on tout faire en hydroponique, du blé à la pomme de terre en passant par les fraisiers ou les pommiers ?
6) Quels sont les éléments critiques d'une culture hydroponique (pompes, vannes, tuyauterie, capteurs ... ?)
7) Quelle surface faut-il cultiver pour faire manger 100 personnes ?
8) Combien de personnes à temps plein pour exploiter cette surface ?
9) Comment exploiter dans les cultures hydroponiques l'engrais "naturel" formé avec les excréments et autres déchets organiques ?
10) Biosphère martienne sous serre en totale autarcie : utopie ou faisable sous certaines conditions à définir ?

A+,
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el_slapper




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Lun 20 Avr 2009 - 16:39

Je suis loin d'être un pro, mais quelques pistes.....là ou j'ai des idées.

Argyre a écrit:
(.../...)
1) A quelle pression minimale peut-on faire pousser les plantes ?

Sans doute pas énorme, il suffit d'avoir les bons éléments dans le gaz respiré par les plantes.

Argyre a écrit:
3) Est-il possible, et si oui comment, de maintenir une température au-dessus de 0° la nuit dans une serre proche de l'équateur martien, sans apport énergétique important, uniquement en exploitant l'effet de serre pendant la journée ? (je conçois que cette question requiert une étude approfondie avec différentes options, donc qu'il soit difficile de répondre ...).

j'avais lu quelques idées sur des accumulateurs de chaleur, genre des groses pierres chauffées par des miroirs. Aucun calcul de ma part, hein, moi et la thermo...

Argyre a écrit:
4) Serre en verre ou serre en plastique si on privilégie le développement durable ? Question connexe : quelle est la durée de vie de la structure d'une telle serre ?

En fait, la seule question est : comment résiste mon matériau aux particules martiennes? Parceque c'est quasiment le seul vieillissement(avec la lumière). Toutefois, peu de plastiques résistent aussi bien que le verre à la lumière.

Argyre a écrit:
5) Peut-on tout faire en hydroponique, du blé à la pomme de terre en passant par les fraisiers ou les pommiers ?

Et qui apporte les éléments? C'est bien, l'hydroponique, mais si il faut faire 300M km àau liquide nourricier, ça perd de son interêt.

Argyre a écrit:
7) Quelle surface faut-il cultiver pour faire manger 100 personnes ?

Les romains comptaient un hectare pour une famille de 4 personnes. Les Chinois beaucoup moins. Mais ça sera principalement dépendant des cultures choisies. Impossible de répondre.

Argyre a écrit:
8) Combien de personnes à temps plein pour exploiter cette surface ?

Avec peu de mécanisation, eh bien disons 20% de la population locale(comme en Pologne)

Argyre a écrit:
10) Biosphère martienne sous serre en totale autarcie : utopie ou faisable sous certaines conditions à définir ?

à mon sens utopie, il faudra bien exploiter les ressources locales pour le "lourd", sous peine d'exploser le budget fusées.

Désolé si c'est partiel ou partial.....
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Argyre




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Lun 20 Avr 2009 - 18:03

Merci pour ces éléments de réponse.

el_slapper a écrit:
Argyre a écrit:
5) Peut-on tout faire en hydroponique, du blé à la pomme de terre en passant par les fraisiers ou les pommiers ?

Et qui apporte les éléments? C'est bien, l'hydroponique, mais si il faut faire 300M km àau liquide nourricier, ça perd de son interêt.
A priori, il y a 2 questions sous-jacentes :
5.1 Comment produire le liquide nourricier à partir du sol et de l'atmosphère martien ?
5.2 En admettant qu'on puisse obtenir tous les éléments nécessaires, peut-on tout faire en hydroponique ou y a t-il des plantes qui ne supportent pas l'immersion dans l'eau ?

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Giwa
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 21 Avr 2009 - 1:19

montmein69 a écrit:
Giwa a écrit:

des plantes grasses (succulentes) comme la Joubarbe. Ses feuilles et ses tiges crassulescentes
En plus je veux bien croire que le gratin de joubarbe, ou son sorbet sont "succulents" ...
Tant qu'à faire ... privilégions la recherche sur la courgette, le potiron et les fraises lol!
.

bravo Non, non…Ce n’est pas Giwa qui a écrit cela, mais c’est un extrait de :
http://pagesperso-orange.fr/soyez/montagne/pages%20web/flore/joubarbe/joubarbe_des_montagnes_description.htm

Attention en botanique l’adjectif « succulent » se dit pour une plante possédant des organes charnus et riches en eau !

Non, non …rassurez-vous je ne tiens pas à ce que nos astronautes se mettent à brouter directement cette joubarbe Wink …mais bon - après un peu de modification génétique - intégrée dans une chaîne alimentaire qui sait ?
Il doit y avoir quant-même des gènes intéressants à récupérer par hybridation dans cette joubarbe pour la résistance à la sécheresse et l’adaptation aux faibles pressions atmosphériques ...et quelques de ces gènes dans la courgette, le potiron ...et surtout dans les fraises ...alors là çà peut devenir succulent en tant que saveur Wink
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 21 Avr 2009 - 8:28

Pour en revenir aux fondamentaux d’un tel sujet :
A mon avis l’utilisation de serres pour la conquête spatiale ne sera exploitée que sur le long terme - et par contre sur le moyen terme on privilégiera des moyens physiques et chimiques qui amènent à des systèmes plus compacts comme par exemple la réaction de Sabatier évoqué par Argyre sur :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/notre-mission-mars-t4633-75.htm#129615
Et pour les aliments solides, on en restera aux réserves lyophilisées que l’on réhydratera avec l’eau recyclée.

Mais ceci dit, revenons à nos serres martiennes ou pas !
Ces serres ne pourront jamais exactement reproduire les conditions naturelles présentes sur la Terre …et d’ailleurs y-aurait-il intérêt ? En effet d’autres conditions environnementales peuvent s’avérer plus optimales.
Parmi les conditions non reproductibles il y a bien sûr en premier la gravité qui sur Mars (ou sur la Lune) est plus faible, mais comme déjà dit cela devrait être un avantage pour la croissance des plantes qui n’auront pas à dériver une grande part de leur métabolisme à la rigidité de leurs tiges.
Une autre condition très difficilement reproductible est la pression atmosphérique totale.
En effet dès que l’on passera à des serres de grande taille, elles seront soumises à des contraintes mécaniques telles qu’elles risqueront d’être arrachées du sol - voire d’éclater - car la pression sur la surface interne ne serait absolument pas compenser par la pression externe très faible.
Autre condition difficilement reproductible la composition en divers gaz de cette atmosphère et d’ailleurs y aurait-il un grand intérêt à cela à part de permettre à des astronautes- jardiniers de se promener dans ces serres sans scaphandre dans le cas où la pression totale resterait quant-même compatible à une altitude fictive supportable par ces derniers ? En effet le plus important reste de privilégier le rendement et une teneur supérieure en dioxyde de carbone doit le favoriser, mais dans une certaine mesure avec les plantes terrestres à notre disposition.
Et nous voilà sur le dernier volet : faut-il utiliser nos plantes terrestres telles qu’elles sont actuellement ou les modifier ?
Ah, oui, nous y voilà: ces horribles OGM !
Toutefois pour les partisans des méthodes dites douces, il reste la possibilité de faire comme nos ancêtres depuis les débuts de l’agriculture de sélectionner patiemment sur des millénaires leurs semences préférées.
Mais dans tous les cas : serres et plantes évolueront de concert …avec les animaux de basse court !
Quant à nous ???
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el_slapper




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 21 Avr 2009 - 11:40

Argyre a écrit:
(.../...)
5.1 Comment produire le liquide nourricier à partir du sol et de l'atmosphère martien ?
5.2 En admettant qu'on puisse obtenir tous les éléments nécessaires, peut-on tout faire en hydroponique ou y a t-il des plantes qui ne supportent pas l'immersion dans l'eau ?

le point 2, à mon niveau de connaissances limité, n'est pas un problème. On peut quasiment tout faire en hydroponique - tant que la plante dispose des éléments nutritifs idoines.

Le point 1 est effectivement central. y-a-t-il quelque part sur Mars un sol avec suffisement d'éléments pour qu'un simple ajout d'engrais suffise(genre les dejections des explorateurs)? Ca, je n'en sais rien. Si la réponse est négative, on est pas prêts de coloniser la planète.
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Argyre




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 21 Avr 2009 - 15:41

Bonjour Giwa
Giwa a écrit:
Une autre condition très difficilement reproductible est la pression atmosphérique totale.
En effet dès que l’on passera à des serres de grande taille, elles seront soumises à des contraintes mécaniques telles qu’elles risqueront d’être arrachées du sol - voire d’éclater - car la pression sur la surface interne ne serait absolument pas compenser par la pression externe très faible.
J'ai cru un instant que tu parlais des plantes. Je me disais "mais pourquoi les plantes seraient-elles arrachées du sol ou éclateraient ?" Very Happy
Et en fait tu parlais des serres !
Donc oui, c'est vrai qu'il faudra ancrer les serres dans le sol. Ou alors il faut une paroi très très lourde.
Petits calculs : si la différence de pression est de 50 kN par mètre carré (environ 0,5 atm), une plaque de 1 mètre carré doit avoir une masse de 50000/g avec g gravité martienne égale à 3,69 donc une masse d'environ 15000 kg. Or le verre a une masse volumique de 2500 kg par m3. Il faudrait donc une épaisseur de verre de 6 mètres pour compenser la pression ....
Hum ... il va falloir ancrer les serres profondément dans le sol et limiter sérieusement la taille des serres !!!
Et pendant qu'on y est, il va falloir également regarder de près la pression minimale acceptable par les plantes et les humains. A noter que les calculs sont les mêmes en ce qui concerne la résistance à la pression des habitats !

A+,
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mar 21 Avr 2009 - 15:47

el_slapper a écrit:
Le point 1 est effectivement central. y-a-t-il quelque part sur Mars un sol avec suffisement d'éléments pour qu'un simple ajout d'engrais suffise(genre les dejections des explorateurs)? Ca, je n'en sais rien. Si la réponse est négative, on est pas prêts de coloniser la planète.

A priori, le problème n'est pas de trouver sur Mars tel ou tel élément chimique, car il y a de tout sur Mars, mais de choisir le minerai qui permet de minimiser l'effort d'extraction de cet élément pour constituer le liquide nourricier de la culture hydroponique.
Donc, a priori la question n'est pas où mais comment.

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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mer 22 Avr 2009 - 5:48

Argyre a écrit:
Bonjour Giwa
Giwa a écrit:
Une autre condition très difficilement reproductible est la pression atmosphérique totale.
En effet dès que l’on passera à des serres de grande taille, elles seront soumises à des contraintes mécaniques telles qu’elles risqueront d’être arrachées du sol - voire d’éclater - car la pression sur la surface interne ne serait absolument pas compenser par la pression externe très faible.
J'ai cru un instant que tu parlais des plantes. Je me disais "mais pourquoi les plantes seraient-elles arrachées du sol ou éclateraient ?" Very Happy
Et en fait tu parlais des serres !
Donc oui, c'est vrai qu'il faudra ancrer les serres dans le sol. Ou alors il faut une paroi très très lourde.
Petits calculs : si la différence de pression est de 50 kN par mètre carré (environ 0,5 atm), une plaque de 1 mètre carré doit avoir une masse de 50000/g avec g gravité martienne égale à 3,69 donc une masse d'environ 15000 kg. Or le verre a une masse volumique de 2500 kg par m3. Il faudrait donc une épaisseur de verre de 6 mètres pour compenser la pression ....
Hum ... il va falloir ancrer les serres profondément dans le sol et limiter sérieusement la taille des serres !!!
Et pendant qu'on y est, il va falloir également regarder de près la pression minimale acceptable par les plantes et les humains. A noter que les calculs sont les mêmes en ce qui concerne la résistance à la pression des habitats !

A+,
Argyre
Bonjour Argyre!
Effectivement c'est bien à la même conclusion auquel j'arrive...et ce n'est peut-être pas un hasard ces mini-serres, style pot de fleur hermétique proposées sur le net !
Il faudra commencer petit ! Et après ? Deux voies possibles :
- soit des mini-serres en réseau avec des systèmes de distribution des gaz et des liquides
- soit des serres de plus grande taille – pourquoi pas enfouies dans le sol – mais alors c’est la lumière qu’il faudra y distribuer. Comment s’y prendre ? Si on utilise de la lumière artificielle provenant d’énergie électrique récupérée par des panneaux solaires, le rendement risque d’être faible …car dans une chaine il faut multiplier les rendements compris entre 0 et 1 entr’ eux …et évidemment le rendement global est encore plus petit !
Peut-être que l’utilisation de miroirs serait plus adéquat:des miroirs paraboliques concaves pour concentrer la lumière, puis des convexes pour la diffuser – voire des fibres optiques !

Autre conclusion auquel j’arrive : les conditions les plus proches sur la Terre de nos serres martiennes se trouvent du côté des haut-plateaux andins…là où il y a une communauté de scientifiques et de techniciens de haut niveau (dans les deux sens du terme) et qui s’occupent d’astronomie …domaine pas trop éloigné de l’astronautique quant-même !
Si on leur adjoignait des spécialistes en exo-agronomie –discipline à créer - s’occupant de serres expérimentales … et qui en même temps agrémenteraient l’ordinaire culinaire de toute cette communauté !
Sans trop plaisanter, il serait intéressant déjà de faire une étude exhaustive de l’existant sur l’agriculture de montagne et des plantes comestibles correspondantes.
Cordialement,
Giwa
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mer 22 Avr 2009 - 15:08

A la réflexion, il y a peut-être une solution pour des serres de grande taille sous pression atmosphérique assez grande :
- les enfouir sous une couche de matériaux locaux en quantité suffisamment importante pour contre balancer la surpression interne de la serre (cette couche aurait aussi l’avantage de protéger les plantes des radiations solaires mutagènes et permettre une régulation thermique plus efficace)
- utiliser des panneaux solaires pour capter l’énergie solaire sur le plus vaste éventail de fréquences radiatives
- utiliser des diodes électroluminescentes pour fournir la lumière nécessaire à la photosynthèse, mais calées au mieux sur les bandes d’absorption des chlorophylles des plantes.
On devrait ainsi obtenir un meilleur rendement pour la photosynthèse.
Mais ce type de serres demandant des terrassements et du matériel conséquents ne viendrait - peut-être - qu’après une première génération de mini- serres plus simples.
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Mer 22 Avr 2009 - 16:57

Bonjour,
Giwa a écrit:
A la réflexion, il y a peut-être une solution pour des serres de grande taille sous pression atmosphérique assez grande :
- les enfouir sous une couche de matériaux locaux en quantité suffisamment importante pour contre balancer la surpression interne de la serre (cette couche aurait aussi l’avantage de protéger les plantes des radiations solaires mutagènes et permettre une régulation thermique plus efficace)
- utiliser des panneaux solaires pour capter l’énergie solaire sur le plus vaste éventail de fréquences radiatives
- utiliser des diodes électroluminescentes pour fournir la lumière nécessaire à la photosynthèse, mais calées au mieux sur les bandes d’absorption des chlorophylles des plantes.
On devrait ainsi obtenir un meilleur rendement pour la photosynthèse.
Mais ce type de serres demandant des terrassements et du matériel conséquents ne viendrait - peut-être - qu’après une première génération de mini- serres plus simples.

Oui, pourquoi pas.
Néanmoins, je pense qu'il faut privilégier les solutions simples. Un verre de 10 cm d'épaisseur doit pouvoir résister à des pressions énormes. A priori, le sol martien étant généralement constitué de roches désagrégées provenant d'impacts météoritiques, la perméabilité n'est pas assurée. Donc il faut une paroi complète qui recouvre les murs et le sol de la serre avec une armature qui permet l'encastrement des plaques de verre dans la paroi. L'ancrage au sol n'est finalement pas un problème, le vrai problème c'est la solidité des parois.
Pour ce qui est de la forme de la serre, je pense qu'on aura intérêt à faire des serres allongées. Théoriquement, la pression reste la même quelle que soit le volume de la serre, mais il pourrait s'avérer nécessaire d'apporter un complément d'ensoleillement, ne serait-ce que pour maximiser l'effet de serre et donc minimiser les dépenses énergétiques pour le chauffage (et puis aussi pour favoriser la croissance des plantes !). Et cet ensoleillement complémentaire pourrait être apporté par un muret situé sur le côté de la serre et contre lequel seraient apposés des miroirs réfléchissants. Avec une disposition nord-sud et des miroirs inclinés à 45°, l'effet serait maximal lorsque le soleil serait au zénith. Si on est à l'équateur, on peut même mettre un muret réfléchissant de chaque côté de la serre. Intérêts : relativement facile à faire en exploitant les ressources locales, pas ou très peu de maintenance et apport énergétique permettant peut-être de se passer du chauffage de nuit (si on dispose d'une capacité thermique importante).
Ce qui est intéressant dans cette étude, c'est qu'on est en plein dans la thématique des économies d'énergie, des maisons passives et du développement durable. C'est d'ailleurs mon cheval de bataille actuel : les problèmatiques de la conquête spatiale sont les mêmes que celles du développement durable.

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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Jeu 23 Avr 2009 - 0:32

Le lestage par des matériaux locaux, c’est avant tout pour réduire la masse du matériel à transporter tant que l’on ne sera pas capable de le fabriquer sur place. On doit pouvoir assurer l’étanchéité avec des parois en élastomère - comme les Genesis I et II de Bigelow Aerospace ,mais aux parois encore moins épaisses -, suffisamment résistant tout de même pour ne pas se crever à la moindre éraflure. Donc voilà la procédure possible :
- après avoir creusé une excavation, on dispose la serre au fond et on la gonfle sous très faible pression pour lui donner forme
- On l’enfouie sur une première couche de remblai qu’elle puisse supporter
(remblai constitué de grains fins pour éviter tout percement)
- On la gonfle un peu plus, puis nouvelle couche de remblai, etc.
- Au fur et à mesure on peut alors utiliser du remblai un peu plus grossier sans risque de percement et obtenir la pression atmosphérique interne que l’on souhaite pour la serre.

Mais il faudra probablement commencer pour les premières serres par des systèmes moins sophistiquées et c’est là que des plantes robustes pouvant subir des amplitudes thermiques assez grandes et de faibles pressions atmosphériques seraient les bienvenues, d’où l’intérêt de faire un inventaire des plantes comestibles de montagne sur notre Terre.
Effectivement la disposition allongée en tunnels parallèles horizontaux (ou faiblement inclinés) des serres avec une bonne orientation face au soleil avec des réflecteurs et des murets pour conserver la chaleur est une solution envisageable.
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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Jeu 23 Avr 2009 - 8:52

Bonjour,
Giwa a écrit:
Mais il faudra probablement commencer pour les premières serres par des systèmes moins sophistiquées et c’est là que des plantes robustes pouvant subir des amplitudes thermiques assez grandes et de faibles pressions atmosphériques seraient les bienvenues, d’où l’intérêt de faire un inventaire des plantes comestibles de montagne sur notre Terre.

Il existe des serres à très haute altitude, comme par exemple à Lhassa au Tibet (3500 mètres), voir http://www.tibetdoc.eu/spip/spip.php?article55
Et on y fait pousser semble t-il un peu tous les légumes.
La résistance aux faibles pression n'est peut-être pas le problème. C'est surtout le froid que les plantes doivent combattre. Mais sous serre, on peut s'en accomoder.

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Antares101




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MessageSujet: Re: Calcul de la Serre Martienne?   Jeu 23 Avr 2009 - 12:10

Citation :
Sans trop plaisanter, il serait intéressant déjà de faire une étude exhaustive de l’existant sur l’agriculture de montagne et des plantes comestibles correspondantes.
Pour ce qui est des plantes naturelles de montagnes, ça reste frugal ( a part si on fabrique du Génèpi biere ) Il y la chicorée, le sureau, les prunes, le panais, les mûres, l'armoise, la violette, le serpolet, la gentianne,...et tout les légumes, asperges comprises, peuvent être cultivés en atmosphère raréfiée comme au Tibet mais je suppose que le substrat est très riche.

Plante de montagne intéressante : le chénopode du Bon henri
C'est une variété d'épinard sauvage, ils se cuisinent comme les épinards mais n’ont pas leurs inconvénients (les épinards classiques contiennent de l’acide oxalique, ce qui est contre indiqué en cas de rhumatisme, de déminéralisation, de faiblesse rénale).
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Calcul de la Serre Martienne?
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