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 Robinson Crusoe sur Mars

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lambda0
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MessageSujet: Robinson Crusoe sur Mars   Jeu 23 Fév 2006 - 16:51

(suite de la discussion amorcée dans "PlanetKiller")

lambda0:
Et quand bien même on arriverait à construire une base permanente sur Mars avant la fin du siècle, elle ne subsisterait pas très longtemps après la disparition de la civilisation terrestre : on a déjà un peu évoqué l'impossibilité d'une autonomie totale dans un tel délai.
Mais c'est un autre débat...
Et celà n'empêche évidemment pas d'y réfléchir quand même.


Argyre:
Ah ?
Quand je parlais d'autonomie, je parlais d'une autonomie décente, c'est à dire sans avoir de restriction alimentaire particulière et dans des conditions de travail, d'hygiène et de sécurité correctes, sans en revenir à l'âge de pierre quoi.
Mais s'il s'agit de survie, ça change tout ! Un tracteur n'est pas un appareil essentiel à la survie, s'il le faut, on peut prendre une pelle et une pioche. Un scaphandre permettant une survie en extérieur de seulement 1 heure, avec par exemple aucune climatisation interne et un refroidissement rapide serait inacceptable pour des conditions de travail normales, mais s'il faut survivre ...
Enfin, c'est sans doute plus mon coeur qui parle que ma raison, mais sérieusement, qu'est-ce qui finirait par faire mourir les colons (en considérant plusieurs bases déjà construites, une petite usine chimique, une petite usine métallurgique, des routes et des vélos ( ))?


lambda0:
Parce que la survie sur Mars repose sur une technologie de pointe qui est le produit de toute une infrastructure industrielle : regarde par exemple tout ce qui est nécessaire pour fabriquer des composants électroniques, des circuits intégrés.
Impossible de reproduire tout celà sur Mars avant très longtemps.
Et pourtant, ces composants sont bien indispensables pour les multiples systèmes de vie, qu'il faut maintenir, réparer.
Même sans aller chercher des objets si élaborés, ne serait-ce que réinventer la métallurgie sur Mars, ou une industrie chimique, ne coule pas de source.
Reconstituer une industrie minimale demanderait d'acheminer des millions de tonnes de matériel vers Mars, ce qui parait invraisemblable dans le courant de ce siècle.
Pour t'en convaincre, considère n'importe quel objet banal autour de toi, et la séquence d'opérations qui ont été nécessaires pour le produire. Prends par exemple la fabrication d'une simple vis en acier, en partant de l'extraction du minerai. Pense aussi à la question de l'énergie : les seules sources d'énergie possibles sont également des produits de haute technologie, qui ont une durée de vie (panneaux solaires, réacteur nucléaire), et il est probablement impossible de s'installer sur Mars sans l'énergie nucléaire.

J'ai sur mon bureau un catalogue de plus de 2000 pages de composants industriels divers, avec des centaines de milliers de références : composants électroniques, éléments mécaniques, joints d'étanchéité (plutôt important sur Mars, non ?), lampes d'éclairage, etc.
Toutes les briques élémentaires d'une civilisation industrielle.

Une colonie martienne de quelques dizaines ou centaines de personnes coupée de la Terre survivrait peut-être 10 ans, 20 ans, 30 ans, on arriverait au début à réparer les systèmes vitaux à mesure qu'ils tomberaient en panne.
Et puis le système finirait dans une impasse : impossibilité de remplacer certains composants vitaux, mais aussi impossibilité de rétrograder à un niveau technologique inférieur dans l'environnement hostile de Mars.

Maintenant, si tu arrives à justifier qu'il est possible de survivre sur Mars avec une technologie rudimentaire, ou au contraire de reconstruire une civilisation industrielle autonome en un siècle, je peux changer d'avis...
Very Happy
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Alpha




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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Jeu 23 Fév 2006 - 23:13

Moi qui ai l'habitude de réparé les machines d'une usine de construction de pneus, il arrive souvent que nous manquions de pièces pour effectué les réparations nécéssaire pour maintenir la production au niveau désiré et c'est là que la débrouillardise fait son oeuvre et que l'on trouve une solution rapide pour la remise en marche des machines.

Dans le contexte de survie de l'humanité, c'est le cerveau humain qui assure la survie, surement pas l'équipement disponible. Je gagne ma vie en réparant des machines qui tombent régulièrement en panne, alors je place ma confiance dans l'esprit humain c'est lui le plus fiable.

Mais dernièrement, une astronome a dit que c'est sur Titan qu'elle désirerait se rendre pour survivre a l'extermination de la Terre. Est-ce une meilleur idée que de se rendre sur Mars ???
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Space Opera
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 1:28

Alpha a écrit:
je place ma confiance dans l'esprit humain c'est lui le plus fiable.
Exact, mais dans le cas d'une pénurie de transistor MOS dans l'unique système de régénératin d'air connu avec une quantité d'énergie donnée, je doute que l'inventivité serve beaucoup.
Si c'était le cas, l'Homme se sortirait de toutes situations, en toute circonstance, ce qui n'est pas le cas surtout vu les conditions EXTREMEMENT hostiles à la vie humaine qui règnent sur Mars. Contrairement à toutes les situations terriennes connues, l'homme ne peut pas sortir dans la nature sur Mars, tout simplement. Il doit toujours embarquer une petite bulle autour de lui, et là ça change tout je pense.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 9:04

Il y a du vrai dans les deux, c'est pourquoi je n'ai pas d'avis très tranché.
Il est probablement impossible de transplanter sur Mars, en un délai d'un siècle, une petite industrie autonome équivalente au niveau technologique terrestre.
Et d'un autre côté, on ne pourrait pas rétrograder à un niveau technologique aussi bas que sur la Terre car l'homme n'est pas adapté à l'environnement martien.

Maintenant, il faut aussi considérer que l'homme a colonisé le Groenland ou la Sibérie avec des arcs, des flèches, le feu, en un temps très bref comparativement au rythme de dispersion naturel des espèces animales. Le Groenland est quand même un milieu assez hostile pour une espèce originaire d'une vallée africaine, et nous ne sommes pas biologiquement adaptés au climat groenlandais, sinon nous n'aurions pas besoin de nous habiller pour sortir !
Mars est bien plus hostile que le Groenland, mais on a aussi progressé du point de vue des connaissances, et certaines technologies de bas niveau peuvent rester accessibles.
Celà pourrait prendre la forme d'un habitat souterrain, reposant autant que possible sur des cycles biologiques pour régénérer l'air, par exemple, avec quelques serres en surface pour capter la lumière solaire.
Je ne sais absolument pas si c'est faisable, mais il me semble qu'en recherchant dès le départ des solutions de "basse technologie", on accroit les chances de survie d'une colonie.
Par contre, une colonie dont la survie repose exclusivement sur de la haute technologie est vulnérable à une rupture de communication accidentelle avec la Terre.

Parcourir 100 millions de km pour revenir à l'âge des cavernes...
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Argyre




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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 15:33

lambda0 a écrit:
Il y a du vrai dans les deux, c'est pourquoi je n'ai pas d'avis très tranché.
Moi, non plus. Voilà une question de première importance pour l'avenir du spatial, et il ne semble pas y avoir de réponse claire.
En tout cas, je suis aussi d'avis qu'il faut chercher les solutions de plus faible complexité technologique.
Pour pouvoir apporter une première ébauche de réponse, il faut décomposer le problème en sous-problèmes et évaluer chaque sous-système vital de la colonie.
Voici déjà quelques sous-systèmes :
1) Composants de l'air : O2 à renouveler, CO2 et H2O à supprimer.
2) Pression de l'habitat.
3) Température.
4) Poussières et particules corrosives.
5) Production d'énergie
6) Alimentation en énergie (transport, raccordements, ...)
7) Gestion de l'eau
8) Agriculture et élevage
9) Combinaisons spatiales
10) Véhicules
11) Potentiels et limites de l'usine chimique
12) Potentiels et limites de l'usine de métallurgie
13) Potentiels et limites des outils de forage et de terrassement
14) Temps de travail
15) Compétences
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 17:13

Vaste programme...
J'avais déjà un peu réfléchi à la question de l'énergie.
Et pour ce qui est de produire quelque chose sur Mars, par la chimie ou la métallurgie, on va se rendre à quel point tous nos procédés sont dépendants de sources de carbone fossiles, impossible à transposer sur Mars : sachant que le procédé Bessemer utilise du charbon, comment fait-on pour fabriquer de l'acier sur Mars ? Ou pour fabriquer des plastiques, et d'innombrables matériaux dépendant de la pétrochimie ?

Je suis d'accord sur le principe de cette liste, mais je ne mettrais peut-être pas la question des compétences à la fin ; il doit exister une population minimale en dessous de laquelle une colonie ne pourrait être viable de façon autonome, et il faudrait évaluer cette population minimale pour pouvoir dimensionner tout le reste : source d'énergie, surfaces à cultiver, etc.
Il me semblait peu probable que ça puisse fonctionner en dessous de quelques centaines de personnes.
Zubrin évoquait même plusieurs millions de personnes ! Mais celà correspondait à une civilisation de niveau technologique équivalent à la Terre, maîtrisant les vols spatiaux, avec autonomie totale.
Alors que l'objectif ici est plus modeste : autonomie totale, mais niveau technologique minimal.

Il faudrait aussi considérer la question des technologies "cachées" mais omniprésentes, comme l'électronique, les automatismes, les systèmes informatiques divers. Des technologies "transversales" qui interviennent dans pratiquement tous les domaines de cette liste, et qui semblent difficilement substituables.

Pour en revenir à ta liste, quelques idées sur le premier point.
La pression atmosphérique sur Mars est de l'ordre de 6 mb. On a donc intérêt à vivre à la pression la plus faible possible compatible avec la vie pour minimiser les contraintes mécaniques dûes à la différence de pression entre les zones pressurisées et l'extérieur.
Il semble qu'on peut vivre sans trop d'effet secondaire à 40% de la pression atmosphérique terrestre, pour peu que la pression partielle en oxygène soit suffisante : au minimum 150 mb.
Les zones habitables pourraient être pressurisées à 500 mb, dont 150 mb d'oxygène, soit 30%, contre environ 21% sur Terre. Des zones de culture peuvent éventuellement être pressurisées encore à un niveau inférieur.
Pour ce qui est du contrôle de la composition de cette atmosphère, il faut voir quelles sont les techniques disponibles, toujours en recherchant la technologie "minimale" : donc priorité aux dispositifs "passifs" n'utilisant que des composants recyclables sans technologie évoluée.

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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 17:50

lambda0 a écrit:

Il semble qu'on peut vivre sans trop d'effet secondaire à 40% de la pression atmosphérique terrestre, pour peu que la pression partielle en oxygène soit suffisante : au minimum 150 mb.
Les zones habitables pourraient être pressurisées à 500 mb, dont 150 mb d'oxygène,
Et pourquoi pas 200mb, dont 150mb d'oxygène ? Je sais qu'il y a des risques d'incendie avec l'O2 pur (Apollo), mais dans quelles limites ?
lambda0 a écrit:

Pour ce qui est du contrôle de la composition de cette atmosphère, il faut voir quelles sont les techniques disponibles, toujours en recherchant la technologie "minimale" : donc priorité aux dispositifs "passifs" n'utilisant que des composants recyclables sans technologie évoluée.
Il faudrait une expérience de type Biosphère 2 pour trouver le meilleur compromis. En attendant, vu la faible luminosité sur Mars, il me parait important que des réflecteurs (miroirs) soient disposés dans la direction opposée au soleil pour maximiser la lumière et donc la photosynthèse, sinon, les plantes vont se croire dans un hiver sans fin. Cependant, s'il y a une tempête de poussière qui dure plusieurs mois, la luminosité pourrait être faible pendant cette période, et les conditions pourraient devenir invivables (saturation en CO2, manque d'O2). Une seule solution, stocker l'oxygène, ou avoir une usine chimique capable d'extraire l'oxygène de l'air.

Sinon, un problème qui me préoccupe, c'est l'extraction des matériaux ou le forage. Comment creuser un trou si on n'a pas d'outil autre qu'une pioche ? La roche martienne est-elle dure ou friable ?
Peut-on fabriquer de la dynamite facilement ?
Peut-on construire une foreuse facilement ?
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 18:18

Argyre a écrit:

Et pourquoi pas 200mb, dont 150mb d'oxygène ? Je sais qu'il y a des risques d'incendie avec l'O2 pur (Apollo), mais dans quelles limites ?
Cette valeur de 200 mb me semble bien faible, mais en fait je n'en sais rien. 40% de la pression terrestre me semblait raisonnable parce c'est ce qu'on trouve au sommet des montagnes, et on sait qu'on peut s'y adapter.
Peut-on justifier que cette pression de 200 mb est acceptable sans effets secondaires en permanence, et non simplement pour de courtes périodes ?
Il faut aussi considérer que si la pression est vraiment trop basse, la baisse du point d'ébullition de l'eau peut poser des problèmes ailleurs. Quelle est la température l'ébullition de l'eau sous 200 mb ?

Argyre a écrit:

Il faudrait une expérience de type Biosphère 2 pour trouver le meilleur compromis. En attendant, vu la faible luminosité sur Mars, il me parait important que des réflecteurs (miroirs) soient disposés dans la direction opposée au soleil pour maximiser la lumière et donc la photosynthèse, sinon, les plantes vont se croire dans un hiver sans fin. Cependant, s'il y a une tempête de poussière qui dure plusieurs mois, la luminosité pourrait être faible pendant cette période, et les conditions pourraient devenir invivables (saturation en CO2, manque d'O2). Une seule solution, stocker l'oxygène, ou avoir une usine chimique capable d'extraire l'oxygène de l'air.

Il y a un rapport 2 entre l'éclairement au niveau de l'orbite terrestre et l'orbite martienne (environ 1400 W/m² au niveau de la Terre), cependant :
- Après absorption atmosphérique, il reste 1000 W/m² au niveau du sol terrestre, quand le soleil est au zénith (soit 100000 lux en unités visuelles)
- Cette absorption atmosphérique est bien plus faible sur Mars
- Dans certaines forêts terrestre, une végétation luxuriante prospère dans une pénombre perpétuelle.
L'éclairage d'un bureau est de l'ordre de 500 à 1000 lux (100 fois plus faible qu'à l'extérieur), et les plantes peuvent bien y pousser. J'ai déjà vu aussi grandir en appartement des plantes tropicales avec un éclairement inférieur.
A titre indicatif, sur Terre :
Eclairement à midi, soleil visible : 100000 lux
Ciel voilé : 30000 lux
Ciel couvert : 3000 lux
Sous certains climats terrestres, le ciel peut être couvert pendant des mois, avec un niveau d'éclairement 30 fois plus faible que celui d'un ciel clair, ce qui n'empêche pas le développement de végétation luxuriante. J'ai vu celà sur la côte occidentale de l'ile du sud de Nouvelle-Zélande il y a quelques années : il y tombe 12m d'eau par an (!), avec un ciel bas et un éclairement quasi-crépusculaire pendant des mois, il ne fait pas non plus si chaud, mais on y trouve des forêts tropicales.

Avec les bonnes espèces végétales, je ne pense pas que l'éclairage soit un problème, sauf peut-être pendant ces tempêtes, mais connait-on la baisse d'éclairement au sol pendant ces périodes ? Si c'est seulement un rapport 2 ou 3, ou même un rapport 10, c'est probablement gérable.

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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 20:49

Je pense que les principaux remèdes pour faire pousser des plantes seront d'une part leur manipulation génétique (ça ne fait plus trop de doute, ne pas envoyer José Bové là-haut), et d'autre part un terreau particulièrement fertile, avec les moyens du bord. D'autres problèmes se poseront alors, comme l'apport d'azote, qui manque cruellement sur Mars.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Ven 24 Fév 2006 - 21:43

Astrogreg a écrit:
D'autres problèmes se poseront alors, comme l'apport d'azote, qui manque cruellement sur Mars.
Il y a un poil d'azote dans l'atmosphère de Mars (3% je crois ?), donc on doit pouvoir en récupérer. Se pose cependant la question du rendement de la machine supposé récupérer de l'azote, je ne sais pas combien on peut espérer récupérer avec quelle dépense énergétique, quelqu'un le sait-il ?
En y réfléchissant, on doit bien pouvoir fonctionner en circuit fermé pour l'azote, c'est à dire qu'on doit pouvoir recycler l'essentiel des déchets organiques véhiculant les composés azotés. Donc au bout du compte, même si la machine à récupérer de l'azote n'a pas un rendement fameux, ça devrait suffire pour combler les pertes et faire un stockage progressif pour construire peu à peu de nouvelles serres.
(à noter que pour la Lune, ce coup là n'est pas faisable)
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Sam 25 Fév 2006 - 9:29

Bonjour

Je reviens brièvement sur cette question de pressurisation, pour essayer de conclure là dessus.

Référence :
http://ston.jsc.nasa.gov/collections/TRS/_techrep/CR-2005-213689.pdf

On peut comparer les niveaux de pressurisation des véhicules spatiaux utilisés depuis les premiers vols habités.
Sur Terre, au niveau de la mer : P=101 kPa
Mercury, Gemini, Apollo : 34.5 kPa, O2=100%
Skylab : 34.5 kPa, O2=70%
Navette, ISS,Salyut,Mir : 101 kPa, O2=21%
La pressurisation des scaphandres est plus basse : 25.8 kPa pour les premières missions de la NASA, 29.6 kPa actuellement, à 100% d'oxygène. Le scaphandre russe Orlan est pressurisé à 39.2 kPa

Cette première valeur de 25 kPa est le minimum de pression totale acceptable et implique d'utiliser de l'oxygène pur. Cependant, l'oxygène pur n'est pas acceptable sur des durées supérieures à 2 semaines et devient toxique. En prenant le diagramme de la page 5, une pression totale égale à 40% de la pression au niveau de la mer implique un taux d'oxygène compris entre 20% (limite d'acclimatation) et 55% (sans acclimatation), soit en pression partielle, entre 8 kPa et 22 kPa. En dessous de cette pression totale de 40 kPa, la proportion d'oxygène nécessaire augmente rapidement, ce qui rend l'atmosphère inflammable.
Pour notre colonie martienne, une pression totale de 40 kPa, dont 15 kPa en oxygène semble donc un bon compromis pour une durée indéfinie, en n'étant pas trop proche de la limite d'acclimatation, et en n'impliquant pas une concentration trop élevée en oxygène.
Cette pression totale correspond à celle rencontrée à 7700m d'altitude sur Terre, mais la pression partielle d'oxygène est celle correspondant à 3000m d'altitude, ce qui est acceptable.

Il s'agit ici de la pressurisation des zones habitées.
Les serres peuvent théoriquement être pressurisées à des valeurs bien inférieures, suffisantes pour la végétation, mais nécessitant un scaphandre pour les humains.
Un bon compromis serait néanmoins de conserver une pression totale suffisante pour pouvoir y accéder et y travailler sans scaphandre trop lourd, avec seulement un masque à oxygène. La pression minimale nécessaire serait alors de l'ordre de 10 kPa, soit l'équivalent de 10% de la pression atmosphérique terrestre au niveau de la mer, correspondant aussi à une altitude supérieure à 20000m.
L'idéal serait évidemment de pressuriser les serres au même niveau que les zones habitées, mais celà risque de représenter des surfaces assez importantes, et donc de fortes contraintes mécaniques sur les domes : 10 kPa représente déjà l'équivalent de 1 t/m², ce qui est peut-être déjà trop important. Ce problème ne se pose pas pour les zones d'habitation qui devraient être souterraines, pour des raisons diverses.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Sam 25 Fév 2006 - 9:42

Argyre a écrit:

Il y a un poil d'azote dans l'atmosphère de Mars (3% je crois ?), donc on doit pouvoir en récupérer. Se pose cependant la question du rendement de la machine supposé récupérer de l'azote, je ne sais pas combien on peut espérer récupérer avec quelle dépense énergétique, quelqu'un le sait-il ?
...


Sur la végétation et le cycle de l'azote : je crois en effet qu'un fonctionnement en circuit quasi-fermé est nécessaire pour cet élément. (au fait, pourquoi y-a-t-il autant d'azote sur la Terre, et aussi peu sur Mars ?)
Il faut quand même en trouver une source (l'atmosphère?) pour compenser des pertes, en particulier des fuites d'atmosphère des zones pressurisées habitées, puisqu'on a vu qu'une atmosphère d'oxygène pur n'était pas acceptable.

Ces questions de pressurisation, éclairement, cycle de l'azote, etc. semblent gérables pour peu que les constituants de base soient présents dans l'environnement martien.
Mais le point sur lequel je suis un peu dubitatif est celui de la source d'énergie : pour recycler ou extraire quoi que ce soit, pour chauffer des serres, etc., il faut de l'énergie, c'est un dénominateur commun.
Et a priori, je ne vois que des solutions techniquement complexes : panneaux solaires ou énergie nucléaire.
Des idées sur la question ?

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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Sam 25 Fév 2006 - 21:30

lambda0 a écrit:
Mais le point sur lequel je suis un peu dubitatif est celui de la source d'énergie : pour recycler ou extraire quoi que ce soit, pour chauffer des serres, etc., il faut de l'énergie, c'est un dénominateur commun.
Et a priori, je ne vois que des solutions techniquement complexes : panneaux solaires ou énergie nucléaire.
Des idées sur la question ?
En ce qui concerne la chaleur, il faut utiliser au maximum l'effet de serre pour les serres, mais aussi sans doute pour l'habitat, d'une manière ou d'une autre. Si besoin, des réflecteurs peuvent augmenter cet effet de serre. Comme il ne pleut jamais, tous les toits pourraient être à terme en verre ou plastique translucide, ce qui maximisera l'effet de serre.
Autre élément fondamental, un four solaire, qui permet de focaliser la chaleur à l'aide de réflecteurs paraboliques et de réaliser des cuissons à haute température (haut fourneau ?). Voir http://www.four-solaire.fr/
Enfin, l'énergie éolienne pourrait apporter un complément. La pesanteur martienne étant faible, des ailes géantes pourraient être utilisées. Si je me souviens bien, l'énergie récupérée varie avec le carré de la longueur des ailes de l'éolienne, mais bon, la pression est si faible, il faudra du vent ...
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Sam 25 Fév 2006 - 23:19

Je sais bien que le titre est: Robinson Crusoe sur Mars, mais les lunes de Jupiter semble tout aussi intéressantes. Activité tellurique sur Io (pour la production de métaux), de la glace et de l'oxygène sur Europe (pour respiré et boire), et un terrain stable et une atmosphère sur Titan (pour y vivre), pour ne citer que celle là. Vu leur faible masse, les voyages fréquent entre elles, serais envisageable.

Suis-je dans l'erreur, ou trop en avance pour nos capacités actuel???
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Dim 26 Fév 2006 - 13:54

Alpha a écrit:
Je sais bien que le titre est: Robinson Crusoe sur Mars, mais les lunes de Jupiter semble tout aussi intéressantes. Activité tellurique sur Io (pour la production de métaux), de la glace et de l'oxygène sur Europe (pour respiré et boire), et un terrain stable et une atmosphère sur Titan (pour y vivre), pour ne citer que celle là. Vu leur faible masse, les voyages fréquent entre elles, serais envisageable.
Suis-je dans l'erreur, ou trop en avance pour nos capacités actuel???

Hum, effectivement quelque peu en avance...
Essayons d'abord sur Mars.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Dim 26 Fév 2006 - 13:58

Argyre a écrit:

En ce qui concerne la chaleur, il faut utiliser au maximum l'effet de serre pour les serres, mais aussi sans doute pour l'habitat, d'une manière ou d'une autre. Si besoin, des réflecteurs peuvent augmenter cet effet de serre. Comme il ne pleut jamais, tous les toits pourraient être à terme en verre ou plastique translucide, ce qui maximisera l'effet de serre.
Autre élément fondamental, un four solaire, qui permet de focaliser la chaleur à l'aide de réflecteurs paraboliques et de réaliser des cuissons à haute température (haut fourneau ?). Voir http://www.four-solaire.fr/
Enfin, l'énergie éolienne pourrait apporter un complément. La pesanteur martienne étant faible, des ailes géantes pourraient être utilisées. Si je me souviens bien, l'énergie récupérée varie avec le carré de la longueur des ailes de l'éolienne, mais bon, la pression est si faible, il faudra du vent ...

Mais on a aussi besoin de puissance électrique pour faire fonctionner toute sorte d'équipements. Et les serres doivent probablement être chauffées au moins la nuit, si la température extérieure descend à -80°C, car l'inertie thermique doit être assez faible.
Pour l'instant, je vois mal comment on pourrait se passer d'un générateur nucléaire, mais il faudrait avoir une idée du besoin en puissance pour réfléchir plus avant.

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Argyre




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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Dim 26 Fév 2006 - 14:57

lambda0 a écrit:
Mais on a aussi besoin de puissance électrique pour faire fonctionner toute sorte d'équipements. Et les serres doivent probablement être chauffées au moins la nuit, si la température extérieure descend à -80°C, car l'inertie thermique doit être assez faible.
Pourquoi l'inertie thermique serait-elle faible ? A priori, il n'y aura pratiquement pas de perte par conduction puisque la pression extérieure sera très faible (le vide est le meilleur isolant). Je me demande d'ailleurs s'il sera nécessaire d'avoir un double vitrage ?
Intuitivement, j'ai plutôt peur qu'il fasse trop chaud dans les serres, et non trop froid. La nuit, seul le rayonnement infrarouge ferait baisser la température, il suffirait donc d'avoir de la "masse" pour conserver celle-ci (une maison avec des murs épais refroidit moins vite qu'une maison avec des murs étroits).

En ce qui concerne l'énergie électrique, il va effectivement être compliqué de remplacer le réacteur nucléaire. Panneaux solaires et éoliennes peuvent fournir un complément, mais il serait douteux que cela suffise pour tout, et surtout, lors d'une nuit sans vent, il n'y aurait pas d'électricité en alimentation continue.
Et cependant, il existe de nombreuses possibilités pour construire une centrale thermique à partir de la combustion de quelque chose. L'idéal serait par exemple que les serres puissent fonctionner avec peu de main d'oeuvre et qu'il y en ait beaucoup. On pourrait donc exploiter la biomasse, voire le bois, bien que les rendements soient quand même assez faibles et qu'il faudrait préserver certains éléments comme l'azote. L'intérêt de l'énergie de combustion est bien entendu d'être disponible à tout moment.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Dim 26 Fév 2006 - 15:55

Argyre a écrit:

Pourquoi l'inertie thermique serait-elle faible ? A priori, il n'y aura pratiquement pas de perte par conduction puisque la pression extérieure sera très faible (le vide est le meilleur isolant). Je me demande d'ailleurs s'il sera nécessaire d'avoir un double vitrage ?
Intuitivement, j'ai plutôt peur qu'il fasse trop chaud dans les serres, et non trop froid. La nuit, seul le rayonnement infrarouge ferait baisser la température, il suffirait donc d'avoir de la "masse" pour conserver celle-ci (une maison avec des murs épais refroidit moins vite qu'une maison avec des murs étroits).

Parce que la capacité thermique de l'atmosphère est faible, surtout avec les basses pressurisations envisagées. Sur Terre, ce sont les océans, la forte capacité thermique de l'eau, qui régule la température.
Et les pertes par rayonnement ne sont pas négligeables : à 20°C, un corps noir rayonne 400 W/m². Si la température extérieure chûte à -80°C, c'est pratiquement la puissance qu'il faut fournir pour conserver la température initiale, ce qui donne une idée de l'énergie qu'il faut fournir sur une nuit.
Pour une serre de seulement 1000m², ça commence à faire beaucoup de MWh...
Dans le désert du Sahara, il fait 50°C pendant la journée, et la température descend rapidement à 0°C dès que le soleil passe sous l'horizon.
A mon avis, c'est un point qui mérite d'être éclairci, et la courbe de transmission spectrale du vitrage a son importance.
Je vais réfléchir un peu à ça. Sinon, il doit sûrement y avoir tout un tas d'études sur la régulation thermique d'une serre martienne...

Argyre a écrit:

En ce qui concerne l'énergie électrique, il va effectivement être compliqué de remplacer le réacteur nucléaire. Panneaux solaires et éoliennes peuvent fournir un complément, mais il serait douteux que cela suffise pour tout, et surtout, lors d'une nuit sans vent, il n'y aurait pas d'électricité en alimentation continue.
Et cependant, il existe de nombreuses possibilités pour construire une centrale thermique à partir de la combustion de quelque chose. L'idéal serait par exemple que les serres puissent fonctionner avec peu de main d'oeuvre et qu'il y en ait beaucoup. On pourrait donc exploiter la biomasse, voire le bois, bien que les rendements soient quand même assez faibles et qu'il faudrait préserver certains éléments comme l'azote. L'intérêt de l'énergie de combustion est bien entendu d'être disponible à tout moment.

Utiliser notre précieux oxygène pour brûler quelque chose... Hum...
D'autant plus qu'il aura fallu dépenser de l'énergie pour l'extraire cet oxygène...
L'oxygène est abondant sur Mars, mais il n'est pas gratuit d'un point de vue énergétique.
Il doit y avoir des solutions de stockage chimique, mais il n'est pas sûr que ça puisse passer par la combustion de la biomasse.

A+
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Dim 26 Fév 2006 - 23:22

lambda0 a écrit:
L'oxygène est abondant sur Mars, mais il n'est pas gratuit d'un point de vue énergétique.
Les plantes produisent plus d'O2 qu'elles n'en consomment (sauf en hiver), il y a donc peut-être moyen d'utiliser les plantes pour inverser la combustion : en première approximation, elles consomment CO2 et H2O et produisent des corps organiques et O2.
Toutefois, la combustion est probablement bien plus consommatrice d'O2 que les plantes sont productrices, d'où l'intérêt d'avoir un très grand nombre de serres.
Quand on y réflechit, avec un très grand nombre de serres et un nombre élevé d'hectares par colon, on maximise probablement les ressources vitales de base sans besoin technologique particulier (si tout est bien recyclé, en particulier l'eau). Cela permet sans doute d'avoir du temps pour construire de nouvelles choses et donc de gagner en survivabilité et autonomie.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Lun 27 Fév 2006 - 0:38

lambda0 a écrit:
A mon avis, c'est un point qui mérite d'être éclairci, et la courbe de transmission spectrale du vitrage a son importance.
Il existe déjà des vitres à cristaux liquides (qui consomment presque rien donc), qui peuvent avoir le spectre de transmission modifiable à souhait, tantôt presque noir tantôt presque transparent. De tels solutions sont applicables -et appliquées- d'ores et déjà dans certaines maisons particulières modernes.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Lun 27 Fév 2006 - 12:43

En fait, il faudrait que ce soit réfléchissant pour les IR pendant la nuit.
Ca peut être tout simplement des stores métalliques, même abaissés manuellement avec une bonne vieille manivelle...

Pour en revenir aux sources d'énergie, il y a bien toute sortes de systèmes pour stoker de l'énergie pendant de courtes périodes, quelques heures, et récupérer de l'électricité. Pendant la journée, on peut dissocier de l'eau en H2 et O2, par électrolyse par exemple, avec de l'électricité d'origine solaire, et recombiner H2 et O2 pendant la nuit dans une pile à combustible. De cette façon, on ne prélève pas l'oxygène destiné à la respiration, et cette eau est réutilisée en circuit fermé.
Il faut quand même que la méthode ne nécessite pas de composants ou matériaux impossibles à remplacer sans toute une industrie derrière, du "low tech" de préférence.

Mais on discute, on discute, alors que je suis sûr que les gens de la NASA ou de la Mars Society ont déjà pensé à tout ça et qu'on doit trouver les rapports de recherches idoines.
La différence est peut-être qu'on recherche volontairement les solutions de plus bas niveau technologique, quitte à sacrifier un peu l'efficacité : dans une mission d'exploration, le temps est compté, et on cherche à minimiser les taches de production et de maintenance.
Dans une colonie autosuffisante, un certains nombre de personnes peuvent être affectées au recyclage, à la production d'énergie, à la maintenance de systèmes moins automatiques.
On n'étudie donc pas tout à fait le même problème.

A+
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Mar 28 Fév 2006 - 17:06

lambda0 a écrit:
En fait, il faudrait que ce soit réfléchissant pour les IR pendant la nuit.
Ca peut être tout simplement des stores métalliques, même abaissés manuellement avec une bonne vieille manivelle...
A priori, une simple vitre en verre laisse passer un peu les UV et le visible, mais bloque les IR, c'est l'effet de serre de base.
Or, la nuit le rayonnement d'une serre à 20° se ferait surtout dans les IR, donc il n'y aurait pas beaucoup de perte.

Une inconnue qui pourrait être contraignante concerne la perte de pression par absorption ou infiltration dans le sol. Je n'y connais rien, mais j'ai un vague souvenir de problèmes de ce type dans une conférence de la Mars Society pour la construction d'un habitat pressurisé.
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Mar 28 Fév 2006 - 18:26

Salut
Tu n'aurais pas quelques références sur ce sujet de la culture sous serre dans l'environnement martien ? Ca permettrait d'etayer un peu la discussion.
J'ai un peu cherché cet après-midi, mais je n'ai rien trouvé de très convainquant.

A+
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Mar 28 Fév 2006 - 18:40

Dans "The case for Mars", dans un des tomes, il y a tout un énorme passage là-dessus !
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MessageSujet: Re: Robinson Crusoe sur Mars   Mar 28 Fév 2006 - 22:16

Des éoliennes sur Mars est-ce rentable avec la faible masse de l'atmosphère? Est-ce possible d'utilisé la géothermie pour chauffé une colonie sur Mars? Si l'eau est rare, est-ce raisonable d'utilisé la culture hydroponique, serait il envisageable d'utilisé de la terre Marsienne? Est-ce que les premier colons seront a 95% végétarien et 5% insectivore?

Il y a surement quelqu'un a trouvé les réponses a ces questions, sont elle farfelu ou réaliste?
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