![\"Ravitaillement](\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/frankel\/wp-content\/uploads\/sites\/7\/2014\/03\/bonbonnes-deau-ISS-NASA.jpg\")
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Combien d\u2019eau emporter\u00a0?<\/b><\/p>\n
Pour les vols pilot\u00e9s dans l\u2019espace, le poste le plus important, au niveau des ressources \u00e0 embarquer, concerne le propergol pour la propulsion du vaisseau (maintien \u00e0 poste ou changements de trajectoire). En seconde position vient l\u2019eau liquide pour l\u2019alimentation de l\u2019\u00e9quipage, l\u2019hygi\u00e8ne, voire la production d\u2019eau respirable par \u00e9lectrolyse. Dans tout projet de vol pilot\u00e9 vers Mars, il est donc indispensable de chiffrer la masse d\u2019eau liquide \u00e0 emporter, qui aura d\u2019importantes r\u00e9percussions sur la masse totale \u00e0 propulser vers la plan\u00e8te rouge, et donc sur le co\u00fbt de la mission.<\/p>\n En termes d\u2019eau consomm\u00e9e par un astronaute, le minimum pr\u00e9conis\u00e9 est de 2 kilogrammes (2 litres) par jour en eau potable, et 2 kilogrammes suppl\u00e9mentaires en eau contenue dans les aliments\u2014soit directement incluse (dans les conserves, notamment), soit ajout\u00e9e \u00e0 la nourriture d\u00e9shydrat\u00e9e. Aussi modestes qu\u2019ils puissent para\u00eetre pour des vols de courte dur\u00e9e (pour les 3 astronautes d\u2019un vol Apollo vers la Lune de 10 jours aller-retour, la masse d\u2019eau potable repr\u00e9sente 120\u00a0kg), ces chiffres prennent une toute autre importance lorsque l\u2019on raisonne en ann\u00e9es, puisqu\u2019un vol martien se joue sur 6 mois aller, 6 mois retour, et 18 mois pass\u00e9s sur place dans le sc\u00e9nario \u00ab\u00a0standard\u00a0\u00bb, soit 900 jours (deux ans et demi).<\/p>\n Pour un groupe de 5 astronautes (les divers sc\u00e9narios proposant 4 \u00e0 6 astronautes), cela repr\u00e9sente 4500 jours-astronaute \u00e0 raison de 4 litres par jour, soit 18 tonnes d\u2019eau potable\u00a0! Et comme l\u2019hygi\u00e8ne n\u00e9cessite la m\u00eame quantit\u00e9 d\u2019eau pour le lavage du corps au gant de toilette et les taches m\u00e9nag\u00e8res, ce sont en tout 36 tonnes d\u2019eau liquide qu\u2019il faut pr\u00e9voir \u00e0 bord.<\/p>\n Lorsque l\u2019on sait qu\u2019un \u00e9tage de fus\u00e9e interplan\u00e9taire, tel celui envisag\u00e9 pour le vol vers Mars, est capable de propulser 100 tonnes vers la plan\u00e8te rouge, devoir colporter 36 tonnes d\u2019eau est r\u00e9dhibitoire, d\u2019autant qu\u2019il faut freiner cette masse en arrivant \u00e0 destination et en poser une grande partie sur le sol martien. La seule solution logique, et les ing\u00e9nieurs l\u2019ont compris depuis longtemps, c\u2019est de recycler en permanence l\u2019eau utilis\u00e9e, puisqu\u2019elle a le m\u00e9rite d\u2019\u00eatre constamment et int\u00e9gralement restitu\u00e9e par les astronautes sous forme d\u2019urine et sous forme de sueur.<\/p>\n Comment la recycler<\/b><\/p>\n R\u00e9cup\u00e9rer l\u2019urine est \u00e9l\u00e9mentaire\u00a0; r\u00e9cup\u00e9rer l\u2019eau de la transpiration n\u2019est gu\u00e8re plus difficile, puisqu\u2019il suffit de filtrer l\u2019air de la cabine pour en condenser la vapeur d\u2019eau. Filtrer l\u2019urine de mani\u00e8re \u00e0 la rendre utilisable, voire potable, est plus complexe et fait intervenir des \u00e9quipements sophistiqu\u00e9s\u2014qui doivent \u00eatre infaillibles puisque la vie des astronautes en d\u00e9pend\u2014et eux-m\u00eames assez lourds.<\/p>\n Dans les laboratoires au sol comme dans la Station Spatiale Internationale (ISS), on travaille sur la question. Dans la station, le syst\u00e8me de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration d\u2019eau est volumineux (la taille de deux r\u00e9frig\u00e9rateurs) et p\u00e8se pr\u00e8s de trois tonnes. Il consiste en plusieurs unit\u00e9s, dont un distillateur d\u2019urine\u00a0: on \u00e9vapore l\u2019urine, de sorte qu\u2019une vapeur d\u2019eau plus ou moins pure se s\u00e9pare d\u2019un reliquat d\u2019impuret\u00e9s (une forme de saumure). Encore faut-il tenir compte du fait qu\u2019en impesanteur, liquide et gaz ne peuvent pas se s\u00e9parer pas simple gravit\u00e9. Il faut donc contourner le probl\u00e8me en mettant la \u00ab\u00a0cocotte minute\u00a0\u00bb en rotation, cr\u00e9ant une force centrifuge qui plaque les impuret\u00e9s liquides sur les parois p\u00e9riph\u00e9riques, alors que la vapeur d\u2019eau est aspir\u00e9e et \u00e9vacu\u00e9e au bout du syst\u00e8me. Cette eau pr\u00e9trait\u00e9e est alors condens\u00e9e\u00a0et rejoint celle r\u00e9cup\u00e9r\u00e9e en parall\u00e8le par condensation de la vapeur d\u2019eau de la cabine (la sueur des astronautes).<\/p>\n L\u2019eau subit alors plusieurs filtrages par osmose \u00e0 travers des membranes qui laissent passer les mol\u00e9cules d\u2019eau, mais pas les mol\u00e9cules plus grosses qui sont retenues par les filtres. Pour les mol\u00e9cules plus petites et plus volatiles, une r\u00e9action oxydante (catalytique) est alors op\u00e9r\u00e9e \u00e0 haute temp\u00e9rature. Un test de la puret\u00e9 de l\u2019eau est effectu\u00e9e en fin de r\u00e9seau par transmission \u00e9lectrique\u00a0: une eau avec des impuret\u00e9s transmet mieux l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 que de l\u2019eau pure. Si l\u2019eau est bonne, elle gagne le r\u00e9servoir de stockage\u00a0: on peut la boire. Si elle laisse \u00e0 d\u00e9sirer, elle est renvoy\u00e9e une nouvelle fois dans la boucle de purification.<\/p>\n \u00c0 l\u2019arriv\u00e9e, on arrive \u00e0 recycler l\u2019eau \u00e0 90\u00a0% (pas totalement, car il y a toujours des pertes). Pour la Station Spatiale, quelques petits probl\u00e8mes restent \u00e0 r\u00e9gler et des pannes peuvent faire chuter le rendement, mais pour le vol martien il faudra \u00eatre infaillible.<\/p>\n Pour ce vol vers Mars, si l\u2019on est capable de recycler l\u2019eau \u00e0 90\u00a0%, on n\u2019a plus besoin dans l\u2019absolu que d\u2019emporter 4 tonnes d\u2019eau, plut\u00f4t que les 36 tonnes pr\u00e9vues au d\u00e9part. Au passage, pour les matheux, c\u2019est une it\u00e9ration de recyclages sur 900 jours et donc une s\u00e9rie math\u00e9matique\u00a0: ce n\u2019est pas 3,6 tonnes (10\u00a0% de 36 tonnes) qu\u2019il faut emporter, mais bien environ 4 tonnes. En arrondissant \u00e0 5 tonnes d\u2019eau pour avoir de la marge, et en ajoutant 4 tonnes pour le mat\u00e9riel de recyclage, on peut s\u2019estimer satisfait du gain \u00e9norme en masse embarqu\u00e9e (9 tonnes plut\u00f4t que 36, soit le quart).<\/p>\n Et pourquoi pas la respirer\u00a0?<\/b><\/p>\n L\u2019eau a une autre vertu pour l\u2019\u00e9quipage\u00a0: elle peut procurer de l\u2019oxyg\u00e8ne par \u00e9lectrolyse. En compl\u00e9ment ou en remplacement d\u2019oxyg\u00e8ne liquide pour la respiration de l\u2019\u00e9quipage\u2014respiration qui n\u00e9cessite un kilogramme d\u2019oxyg\u00e8ne par jour et par astronaute, donc une masse de pr\u00e8s de 5 tonnes \u00e0 embarquer pour une mission\u2014on peut dissocier l\u2019eau \u00e9lectriquement en oxyg\u00e8ne et hydrog\u00e8ne.<\/p>\n L\u2019hydrog\u00e8ne est ventil\u00e9 par dessus bord \u00e0 l\u2019heure actuelle dans la Station Spatiale, mais \u00e0 l\u2019avenir on s\u2019en servira pour un autre cycle astucieux de recyclage\u00a0: la r\u00e9action de Sabatier. Cette derni\u00e8re est une r\u00e9action chimique fort utile pour le vol martien, qui consiste \u00e0 combiner hydrog\u00e8ne et dioxyde de carbone\u00a0: la r\u00e9action donne comme produits du m\u00e9thane et de l\u2019eau. Quelle meilleure fa\u00e7on de recycler le dioxyde de carbone rejet\u00e9 par la respiration de l\u2019\u00e9quipage\u00a0: on obtient de l\u2019eau suppl\u00e9mentaire, ainsi que du carburant pour les moteurs-fus\u00e9es\u00a0!<\/p>\n On voit ainsi qu\u2019un recyclage intelligent des d\u00e9chets d\u2019un \u00e9quipage peut non seulement r\u00e9g\u00e9n\u00e9rer le stock d\u2019eau, mais aussi de fabriquer d\u2019autres produits int\u00e9ressants.<\/p>\n Utiliser l\u2019eau martienne\u00a0: une solution d\u2019avenir<\/b><\/p>\n Si le vol vers Mars n\u00e9cessite un recyclage sophistiqu\u00e9, le s\u00e9jour sur place promet \u00e0 terme d\u2019\u00eatre beaucoup moins exigeant. Par exemple, la gravit\u00e9 martienne (0,39 g<\/em>, un peu plus du tiers de la pesanteur terrestre) permet de s\u2019affranchir de la partie centrifugeuse du recycleur d\u2019eau et d\u2019\u00e9l\u00e9ments annexes. Le recycleur du module de s\u00e9jour sur Mars sera donc plus simple et moins massif que celui du vol croisi\u00e8re vers la plan\u00e8te rouge.<\/p>\n Il y a \u00e9videmment plus prometteur encore\u00a0: l\u2019eau glac\u00e9e dont regorge la plan\u00e8te Mars en surface et dans son sol aux hautes latitudes et qui pourrait donc \u00eatre directement exploit\u00e9. Cela n\u00e9cessite bien s\u00fbr de se poser aux hautes latitudes : au-del\u00e0 de 70\u00b0 (l\u2019\u00e9quivalent du cercle arctique) pour disposer de glace en surface ou \u00e0 quelques centim\u00e8tres seulement de profondeur. Cela\u00a0 entraine quelques d\u00e9sagr\u00e9ments\u00a0: hivers longs et obscurs, temp\u00e9rature moyenne plus basse que dans les autres r\u00e9gions, moins d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 photovolta\u00efque. Mais le jeu en vaut la chandelle\u00a0: les \u00e9quipages n\u2019auront plus besoin que d\u2019emporter l\u2019eau n\u00e9cessaire au vol aller\u00a0; le reste (80\u00a0%) \u00e9tant fourni gratuitement par la plan\u00e8te rouge.<\/p>\n Il y a aussi des endroits prometteurs \u00e0 plus basse latitude\u00a0: de petits impacts r\u00e9cents ont labour\u00e9 et \u00e9ject\u00e9 de la glace en surface, depuis moins d\u2019un m\u00e8tre de profondeur, sur plusieurs sites aussi bas que 45\u00b0 (latitudes moyennes). D\u2019autres r\u00e9gions plus proches encore de l\u2019\u00e9quateur dissimulent de la glace \u00e0 des profondeurs identiques, d\u2019apr\u00e8s les spectrom\u00e8tre \u00e0 neutrons qui scrutent le sol depuis orbite, notamment autour des massifs volcaniques de Tharsis et d\u2019Elysium.<\/p>\n \u00c0 tr\u00e8s long terme, la d\u00e9pendance pour l\u2019acc\u00e8s \u00e0 la glace d\u2019eau qu\u2019une base soit cantonn\u00e9e aux hautes latitudes pourrait \u00eatre effac\u00e9e par un \u00ab\u00a0glacioduc\u00a0\u00bb acheminant l\u2019eau de ces latitudes vers l\u2019\u00e9quateur o\u00f9 les colonies pourraient se d\u00e9velopper au soleil. Ce serait la version moderne des mythiques canaux martiens chers \u00e0 Schiaparelli et \u00e0 Percival Lowell\u00a0:\u00a0 la r\u00e9alit\u00e9 rejoindrait alors la fiction\u2026<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" De l\u2019eau pour Mars L\u2019un des probl\u00e8mes critiques dans les projets de vols pilot\u00e9s vers Mars concerne le fret et les vivres \u00e0 emporter pour la survie des astronautes\u2014une masse qui atteint de hautes valeurs, vu la longueur de la mission\u2014et notamment les r\u00e9serves d\u2019eau liquide. On parle beaucoup, en science, du sujet de \u00ab\u00a0l\u2019eau … Continuer la lecture de De l’eau pour Mars<\/span> <\/a><\/a><\/a><\/a><\/a>