Une nouvelle étude menée par une équipe de recherche de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse montre que l'extraction des métaux des astéroïdes et la production de carburant pour fusée sur place devraient fournir une solution logistique réaliste et réalisable pour la future colonisation de Mars, réduisant considérablement la dépendance à l'égard des approvisionnements terrestres et comprimant les coûts de mission. Les scientifiques tentent de répondre à une question qui ressemble à de la science-fiction mais qui devient de plus en plus réaliste : si les humains veulent vraiment survivre longtemps sur Mars, les astéroïdes dans l’espace peuvent-ils devenir une source clé d’approvisionnement ?
Dans la culture populaire, les astéroïdes apparaissent souvent comme des « menaces ». Par exemple, dans le film hollywoodien "Armageddon", des astronautes et des travailleurs des puits de pétrole tentent de faire exploser un astéroïde de la taille du Texas dans l'espace. Cependant, du point de vue de la recherche scientifique, l'astéroïde est plus proche d'une « mine flottante ». Sa valeur ne réside pas dans la destruction, mais dans son développement et son utilisation pour fournir des ressources permettant de « construire un monde » sur une autre planète.
Les recherches soulignent que la construction d’une colonie sur Mars n’est pas seulement un problème d’ingénierie, mais aussi un défi logistique de taille. Une base martienne véritablement durable nécessitera non seulement de la nourriture et de l’oxygène, mais également une grande quantité de métaux, comme de l’acier de construction pour les installations résidentielles, de l’aluminium pour les équipements et du fer pour fabriquer et réparer des outils. Ces pièces s’usent inévitablement, s’endommagent et doivent être remplacées à long terme. Si chaque approvisionnement repose sur un lancement depuis la Terre, le transport du métal en tant que « fournitures » ne sera ni rentable ni durable à long terme.
Actuellement, le coût du lancement d'une fusée depuis la Terre s'élève à des dizaines de millions de livres par tonne de fret, et le voyage vers Mars prend environ six à neuf mois, selon les positions relatives de la Terre et de Mars sur leurs orbites respectives. Dans de telles conditions de délais et de coûts, il est presque impossible de maintenir un système d'approvisionnement de type « Interstellar Hardware Store » en utilisant les méthodes traditionnelles.
Dans cette nouvelle étude, l'équipe de l'EPFL a établi un modèle de calcul complexe pour simuler et analyser quantitativement l'ensemble du processus de « transport des métaux des astéroïdes vers Mars ». Il existe des millions d'astéroïdes dans le système solaire, y compris les astéroïdes de type M riches en métaux, qui sont essentiellement d'énormes « morceaux de métal » faits de fer, de nickel et d'autres métaux précieux, dérivant entre les orbites planétaires. La question centrale de la recherche est la suivante : dans les conditions technologiques spatiales existantes ou prévisibles, les humains peuvent-ils atteindre ces astéroïdes cibles avec une énergie et un coût suffisamment faibles, procéder à une extraction complète des ressources et transporter en toute sécurité des métaux vers Mars.
Le programme de calcul développé par l'équipe effectuera une « recherche exhaustive » parmi plusieurs solutions potentielles de chaîne d'approvisionnement, testant et comparant des milliers de combinaisons pour trouver la solution optimale. Le modèle prend en compte plusieurs variables clés : notamment l'énergie requise pour qu'un vaisseau spatial soit transféré entre différents astéroïdes et Mars, la masse de métal qui peut être extraite et transportée de manière réaliste, et la quantité de propulseur requise pour la mission vers et depuis la planète. L'étude a conclu que, sous certaines conditions, il est théoriquement possible de construire une telle « chaîne d'approvisionnement en métaux spatiaux », mais que sa faisabilité dépend fortement de la sélection des cibles et de la sophistication de la conception de la mission.
La question du carburant est un élément clé de l’ensemble du plan, et c’est également là que l’étude propose une « tournure intelligente ». Certains astéroïdes sont des astéroïdes carbonés riches en carbone et en glace d'eau. Si les ressources peuvent être traitées sur ces corps célestes, le propulseur des fusées peut être produit directement dans l'espace sans avoir à transporter tout le carburant pour l'aller-retour depuis la Terre. La nouvelle recherche intègre l'idée de « produire du carburant sur place sur les astéroïdes » dans les calculs de la chaîne d'approvisionnement, ce qui signifie que certaines missions de transport peuvent être autosuffisantes dans l'espace, améliorant ainsi considérablement l'économie et la flexibilité de la mission globale.
Grâce à la simulation et à l’analyse de différentes conditions orbitales et types d’astéroïdes, l’équipe de recherche a identifié un certain nombre de candidats cibles qui correspondent aux capacités de la technologie aérospatiale existante et ont une accessibilité réaliste. Ces astéroïdes cibles atteignent un équilibre relatif entre les besoins en énergie orbitale et les ressources potentiellement exploitables, permettant aux missions aller-retour de « récupérer » théoriquement le coût ; au contraire, des astéroïdes mal sélectionnés peuvent perdre plus qu'ils n'en gagnent en consommation de propulseur, et leur consommation de carburant peut même dépasser la valeur du métal transporté.
L'étude souligne également que certains astéroïdes carbonés, comme Mathilde, au numéro 253, devraient devenir des « stations-service » et des bases de matières premières pour la fabrication de carburant dans les futures missions spatiales en raison de leur riche teneur en glace d'eau et en carbone. Dans le même temps, les astéroïdes riches en métaux conviennent mieux comme « sources minérales grossièrement traitées » pour fournir des matériaux de base tels que l'acier et les alliages pour les activités de construction à la surface de Mars. Les deux types de corps célestes remplissent leurs propres fonctions dans la chaîne d’approvisionnement et se complètent.
Bien qu'il y ait encore une longue distance technique et technique par rapport à une véritable opération d'extraction d'astéroïdes, l'importance de cette recherche est qu'elle prouve que le problème est théoriquement « résoluble » du point de vue de la logistique et de l'ingénierie des systèmes, plutôt que d'un fantasme. La recherche propose une voie conceptuelle complète : extraire des métaux sur des astéroïdes, fabriquer des carburants sur place dans l'espace, puis transporter ces ressources vers Mars pour y fournir des matériaux clés pour la construction de colonies. Dans cette vision, Mars a besoin non seulement de constructeurs et d'ingénieurs, mais aussi d'un nouveau « directeur logistique » chargé de gérer la chaîne d'approvisionnement interstellaire depuis les astéroïdes jusqu'à Mars, et les dernières recherches montrent qu'un tel système est possible au niveau scientifique et technique.
Ce travail a été publié sur la plateforme de prépublication arXiv sous le titre « D'un point de vue logistique : utiliser l'exploitation minière d'astéroïdes pour soutenir la colonisation de Mars » et a été co-signé par Serena Suriano, Shamil Biktimirov, Dmitry Pritykin et Anton Ivanov. La recherche a établi un lien systématique entre l'économie du vol spatial, l'utilisation des ressources d'astéroïdes et la durabilité des bases planétaires, fournissant une base théorique importante pour la planification de missions à long terme sur Mars à l'avenir, et fournissant également de nouvelles idées sur la question de « comment faire de Mars une deuxième maison ».