Avec son Système de Transport Interplanétaire, Elon Musk veut coloniser Mars. Un projet fou de plusieurs centaines de milliards de dollars avec une flotte de 1 000 vaisseaux spatiaux et une ville d'un million d'habitants à terme. Nous faisons le point sur tout ce qu'il faut savoir en une série de questions/réponses.

Mardi soir, à l'occasion du 67e International Astronautical Congress, Elon Musk tenait une conférence de presse attendue depuis plusieurs mois sur la conquête de la planète Mars. Le PDG de SpaceX y a dévoilé les grandes lignes de son plan visant à « faire des êtres humains une espèce multiplanétaire ».

Aller sur Mars, « c'est une aventure de l'humanité »

Il a donc présenté son projet Système de Transport Interplanétaire (ITS), anciennement connu sous le nom Mars Colonial Transporter, qui veut coloniser notre voisine, la planète rouge. Nous avons décidé de faire le tour du sujet en une série de quinze questions/réponses, en regardant également ce qui se passe du côté des autres acteurs de l'exploration spatiale, notamment la NASA et l'ESA.

En effet, comme l'expliquait Jérôme Vila du CNES il y a quelques mois, « aller sur Mars ce n'est pas l'aventure d'Elon Musk ou de la Chine, c'est une aventure de l'humanité ». Il ajoute que « chacun amène sa meilleure contribution » et qu'il y a une « feuille de route » que se passent les différents acteurs.

Pourquoi commencer par coloniser Mars et pas une autre planète ?

Avant d'entrer dans le vif du sujet, une question particulière mérite d'être étudiée : pourquoi tous les projets de colonisation se tournent vers Mars et pas vers une autre planète ? La réponse est simple : avec la Terre, c'est la seule planète à se trouver dans la « zone habitable » de notre système solaire, c'est-à-dire que sa position lui permet d'obtenir la « bonne quantité de rayonnement, ni trop ni trop peu », provenant de notre étoile, le Soleil.

On peut donc y trouver de l'eau, pas forcément sous la forme liquide. De plus, Mars possède des caractéristiques relativement proches de celles de la Terre sur plusieurs points, excepté sur sa population souligne ironiquement Elon Musk, qui espère bien débloquer le compteur :

En dehors de notre système solaire, d'autres planètes existent dans la zone habitable de leurs étoiles (on parle alors d'exoplanètes, voir cette actualité), mais elles sont toutes beaucoup trop loin pour espérer envisager la moindre expédition habitée. La plus proche que l'on connait actuellement, Proxima b, se trouve à plus de... 4 années-lumière de nous. Cela signifie qu'en voyageant à la vitesse de la lumière (soit plus d'un milliard de km/h, une vitesse que l'on ne peut même pas approcher un tant soit peu actuellement), il faudrait quatre ans pour y arriver.

De l'eau, mais un air que l'on ne peut pas respirer : est-ce un problème ? 

Mars présente également l'avantage d'avoir été étudiée sous toutes les coutures ou presque avec les différentes sondes qui ont orbité autour, voire qui se sont posées dessus. Les publications scientifiques se multiplient ces derniers temps, et l'annonce récente la plus marquante était certainement celle de la NASA qui expliquait que, « dans certaines circonstances, de l'eau liquide a été trouvée sur Mars ». Plus récemment, des chercheurs ont, mis « en évidence un réseau probable de rivières souterraines qui se seraient formées récemment sur la planète Mars ».

Concernant l'absence d'air respirable, ce n'est pas spécialement un problème puisqu'il est possible d'en créer artificiellement sur place. De nombreux films de science-fiction ont déjà présenté les différentes techniques qu'il était possible d'utiliser, notamment Seul sur Mars.

Alain Souchier, cofondateur de l'association Planète Mars et ingénieur au CNES, enfonce le clou. Pour lui, « si l'Homme n'arrive pas à vivre confortablement sur Mars, il n'arrivera pas à vivre sur une autre planète ». Bref, le choix est donc plus que restreint et l'enjeu important pour ce qui est de faire de l'Homme une espèce multiplanétaire.

Dans une vidéo publiée en 2015, le CNES a publié un résumé des différentes missions d'exploration de la planète rouge :

Quel est le calendrier prévu par SpaceX ?

Lors de sa conférence de presse, la société a dévoilée un calendrier très serré puisque la première mission habitée pour Mars pourrait avoir lieu fin 2023, à condition que tout se passe comme prévu et qu'aucune « large brèche » ou autre entretoise défectueuse ne viennent gripper les rouages bien huilés des fusées. Sinon, il faudra attendre fin 2024, voire 2027.

D'ici là, les travaux continuent, notamment avec le lancement de Falcon Heavy d'ici la fin de l'année (sauf nouveau retard du calendrier). Pour rappel, il s'agit d'une fusée Falcon 9, mais avec trois boosters au lieu d'un seul. Ce gros porteur sera ainsi propulsé par 27 moteurs Merlin (9 sur chaque booster), ce qui sera une première étape pour maitriser le Système de Transport Interplanétaire qui exploitera pas moins de 42 moteurs Raptor.

Entre 2016 et fin 2018, les structures des vaisseaux seront développées, le moteur Raptor continuera d'être testé et les premières missions Red Dragon seront envoyés sur Mars puis « n'importe où dans le système solaire ». Entre fin 2018 et 2020, soit dans moins de quatre ans maintenant, le vaisseau spatial sera testé, tout comme les boosters chargés de l'amener dans l'espace. 

Pourquoi faut-il attendre presque deux ans entre chaque mission ?

Si SpaceX ne parvient pas à tenir les délais et à finaliser son Système de Transport Interplanétaire d'ici fin 2023, il loupera la fenêtre de lancement et devra donc attendre la prochaine. Comme l'explique le CNES, « on ne dispose que de quelques semaines, tous les deux ans, pour lancer une sonde spatiale vers la planète Mars, lorsque celle-ci se trouve correctement située par rapport à la Terre pour que la rencontre sonde-planète soit possible ». 

C'est l'une des problématiques à laquelle la mission InSight de la NASA a dû faire face. Prévue pour un lancement cette année, elle a été ajournée à cause d'un « problème technique sur l'instrument SEIS fourni par le CNES ». Même si le lancement est finalement toujours prévu, il ne pourra désormais pas avoir lieu avant 2018, la faute à l'alignement des planètes.

Comment se déroulera la mission type ? 

SpaceX a choisi une approche en plusieurs étapes pour sa mission martienne. Une fusée décolle une première fois avec le vaisseau spatial qui devra aller sur Mars. Il largue ce dernier sur une orbite de parking, puis revient se poser sur Terre, directement sur son pas de tir à Cap Canaveral. On lui installe alors un réservoir qui devra faire le plein de la navette dans l'espace, avant qu'elle ne parte vers Mars. Cette opération devra être réalisée cinq fois avant le départ.

Cette technique permet à SpaceX d'éviter d'envoyer en une seule fois une charge trop lourde dans l'espace, ce qui nécessiterait un troisième étage, encore plus de moteur et de carburant, et augmenterait donc le coût d'un facteur de 5 à 10 selon les calculs de la société.

La navette effectue ensuite son voyage à plus de 100 000 km/h, qui devrait durer entre 80 et 150 jours (avec une moyenne à 115 jours) suivant les années et les positions relatives de la Terre et de Mars, la distance variant entre les deux. Sur place, les astronautes produiront du carburant afin de refaire le plein de leur vaisseau, pour qu'il puisse quitter Mars et revenir sur Terre.

Pour cela, ils utiliseront des techniques déjà connues et maitrisées qui consistent à utiliser le CO2 de l'atmosphère et l'eau (H2O) présente en grande quantité sur Mars pour obtenir de l'oxygène (O2) et du méthane (CH4), qui sont les composants de base du carburant de la fusée.

Quelles sont les caractéristiques de la fusée ?

La fusée de SpaceX sera la plus grande jamais construite, dépassant d'une dizaine de mètres le monstre qu'est Saturn V (122 mètres de haut, contre 111 mètres). SpaceX nous propose d'ailleurs une comparaison entre les deux lanceurs, qui est largement à son avantage :

Le chiffre le plus impressionnant est sans aucun doute la charge utile qu'elle peut emmener sur une orbite basse : 550 tonnes, contre 135 tonnes pour Saturn V. Notez qu'elle n'est plus que de 300 tonnes dans le cadre d'une récupération du premier étage, ce qui reste tout de même deux fois plus élevé que Saturn V. 

La fusée est propulsée par pas moins de 42 moteurs de nouvelle génération Raptor. Les 35 extérieurs (les deux lignes les plus éloignées du centre) sont fixes, tandis que les sept du centre sont légèrement orientables pour permettre d'ajuster la trajectoire. Si certains tombent en panne, ce n'est pas bien grave explique le PDG de SpaceX, mais le risque de réaction en chaîne est lui plus grand et n'importe lequel des 42 moteurs peut suffire à enflammer les autres et la fusée en cas de problème. Les détails techniques actuellement connus sont disponibles sur les images ci-dessous.

À bord, les aventuriers d'un nouveau monde auront tout le confort nécessaire pour passer le temps durant les mois de la traversé promet Elon Musk. La navette dispose d'une large baie vitrée qui permettra d'observer... le vide interplanétaire.

Mais tout cela est-il vraiment sérieux ? Selon François Forget, astrophysicien au CNRS et spécialiste de Mars, interrogé par nos confrères de l'AFP, la réponse est oui : « Quand il parle de ses plans pour construire une énorme fusée, la plus grosse fusée jamais construite, il y a plein d'éléments qui montrent que c'est très sérieux ». Le scientifique ajoute que « ça fait des années qu'il fait des annonces auxquelles on ne croit pas et qu'il les réalise. Elon Musk a prouvé qu'il n'était pas un farfelu ».

Quel est le coût de ce projet ? 

Maintenant que les bases sont posées, parlons gros sous : à combien se chiffre une telle expédition ? Lors de sa présentation, Elon Musk annonce qu'à terme il faudra compter environ le prix moyen d'une maison aux États-Unis, ce qui correspondrait environ à 200 000 dollars.

Tout d'abord, la « réutilisation » de l'ensemble des éléments de cette mission est au cœur de la stratégie de SpaceX. Si chaque fusée, réservoir et vaisseau ne faisait qu'un seul voyage, le prix serait en effet largement décuplé. Le premier lancement coûtera donc bien plus cher que le deuxième, qui sera lui-même plus onéreux que le troisième, etc. 

Afin de donner un exemple, Elon Musk prend le cas d'un Boeing 737. S'il n'effectuait qu'un seul vol, il reviendrait environ à 500 000 dollars par personne. Mais comme il peut faire de nombreux allers/retours, on trouve des billets à quelques dizaines de dollars seulement pour un vol Los Angeles/Las Vegas (courte distance, avec peu de besoin en carburant).

Et SpaceX ne compte pas réutiliser qu'une seule fois ses différents engins, il table sur de la réutilisation massive. Voici ce qui est prévu actuellement :

• Boosters : 1 000 réutilisations
• Réservoirs : 100 réutilisations
• Vaisseau spatial : 12 réutilisations

Pour chaque voyage vers Mars (avec une navette), il faut compter pas moins de six lancements de fusée, un pour mettre le vaisseau en orbite, les cinq autres pour les réservoirs qui feront le plein de la navette, ce qui représente un total de 62 millions de dollars (le détail est disponible dans l'image ci-dessous) :

En tout, SpaceX prévoit d'envoyer pas moins de 450 tonnes vers Mars, soit un prix de moins de 140 000 dollars par tonnes... un prix extrêmement bas, et qui laisse rêveur comparé à celui des fusées actuelles (voir notre analyse). Mais, comme souvent, le diable se cache dans les détails.

En effet, la fabrication d'un premier étage coûte 230 millions de dollars, contre 130 millions pour le réservoir et 200 millions pour la navette, soit 560 millions de dollars à débourser avant de pouvoir planifier le premier lancement. Et encore, il faut encore ajouter 200 000 dollars de frais de maintenance avant chaque réutilisation des boosters et 500 000 dollars pour le réservoir.

Et si vous pensez que l'addition s'arrête là, vous vous trompez. Il faut ajouter 168 dollars par tonne de carburant, 200 000 dollars par lancement (il en faut six, soit 1,2 million de dollars supplémentaires). Mais étant un bon client avec de grosses commandes, Elon Musk a ajouté une ligne avec 5 % de remise sur l'ensemble. Bref, l'addition grimpe vite pour le premier lancement et il faudra attendre au moins douze allers/retours avec le même vaisseau pour s'approcher du prix plancher annoncé. À raison d'un lancement tous les deux ans, cela fait tout de même 24 ans d'amortissement.

Comment Elon Musk compte-t-il le financer ?

La question du financement d'une telle expédition (sur le long terme) a été abordée, non sans une pointe d'humour. Durant la conférence, Elon Musk fait en effet une référence à South Park en expliquant que son plan commence par « voler des slips », puis se termine par faire du « profit ».

Entre temps, il compte emmagasiner du cash en lançant des satellites, en effectuant des missions de ravitaillement et des transferts d'astronautes vers la station spatiale internationale, mais aussi via... Kickstarter. Les modalités de cette dernière partie ne sont pas précisées pour le moment.

Durant la conférence, Elon Musk ira même jusqu'à dire que ce projet est « la principale raison pour laquelle j'accumule des actifs financiers »... et nous serons bien obligés de le croire sur parole pour le moment.

Après les obstacles financiers, quelles retombées scientifiques ?

François Forget du CNRS confirme cette impression : « les obstacles seront surtout financiers. Cela nécessite des millions d'heures de travail et donc des moyens énormes, des centaines de milliards de dollars ». Il ajoute que si rien n'empêche d'aller vivre sur Mars, c'est un « peu absurde économiquement », sous-entendant que cette fortune pourrait être dépensée d'une meilleure manière, sans donner plus de précision pour autant.

Et pour ce qui est des retombées scientifiques, « avec un tel budget, on peut faire des choses beaucoup plus intéressantes » lâche-t-il. Pour conclure, il explique que coloniser Mars peut se justifier s'il s'agit d'un désir partagé par l'humanité, mais pas d'un point de vue purement scientifique... une situation analogue à celle qui a conduit le premier homme sur la Lune. Et c'est justement sur ce premier point qu'Elon Musk mise, moins que sur le second.

Une « civilisation entièrement autonome » au programme ? 

C'est probablement l'une des annonces les plus surprenantes de cette conférence. Elon Musk ne compte pas faire les choses à moitié et espère bien envoyer des hommes par centaines sur Mars. En effet, lors de chaque trajet, la fusée devrait avoir pas moins de 100 passagers à son bord, un nombre que le PDG de SpaceX espère doubler plus tard afin de réduire encore le coût par voyageur.

Mais l'homme d'affaires n'est pas du genre à voir petit et son but est de construire une ville autonome sur Mars, ce qui demanderait « un million de personnes » au minimum selon ses dires. À raison de 100 par voyage, cela demanderait 10 000 allers/retours, avec la possibilité de n'en faire que tous les deux ans, cela prendrait donc une éternité ou presque.

La solution ? Construire un millier de vaisseaux... ce qui prendra évidemment du temps, et beaucoup d'argent comme nous venons de le voir : 200 millions de dollars par navette, soit 200 milliards de dollars le lot de 1 000. Pour conclure, il pense qu'il faudra encore attendre « entre 40 et 100 ans pour avoir une civilisation entièrement autonome sur Mars ».

Quid du projet Mars (semi-)Direct de la NASA ?

SpaceX n'est pas la première à vouloir envoyer des hommes sur Mars, la NASA y réfléchit déjà depuis les années 90 avec le projet Mars Direct de Robert Zubrin et David Baker. Jugé insuffisant par les spécialistes de la NASA, il a été transformé en Mars semi-Direct avec trois lancements par mission habitée (contre six pour SpaceX).

Depuis, la NASA a apporté de larges modifications au programme « avec un plus grand nombre d'astronautes, l'utilisation de la propulsion nucléaire thermique ainsi qu'un rendez-vous en orbite martienne à l'aller » explique Jean-Marc Salotti sur son blog. Au final, ce projet est « bien plus complexe que la proposition originale de Zubrin et Weaver avec pas moins de 9 lancements lourds par mission habitée, ce qui est pratiquement rédhibitoire du point de vue organisationnel et financier » ajoute le spécialiste.

L'ESA s'est également essayée à mettre sur pied une mission habitée vers Mars avec son « CDF Study Report Human Missions to Mars », un document de plus de 400 pages qui date déjà de 2004. Force est de constater que, à notre connaissance, les choses n'ont pas bougé depuis ce rapport préliminaire.

Et qu'en est-il de l'aventure Mars One alors ? 

Impossible de parler d'exploration martienne sans évoquer Mars One. Lors d'une conférence, une organisation non gouvernementale a surpris tout le monde en annonçant vouloir faire voyager des hommes sur Mars, dès 2023 (le même calendrier qu'Elon Musk). Ce projet prévoit d'envoyer des volontaires sur Mars, sans possibilité de retour. Le projet séduit puisque plus de 200 000 candidats se sont proposés pour participer à cette aventure.

Néanmoins, pour Jacques Arnould du CNES, cela va trop vite : « commençons d'abord par faire encore de la bonne science, de la bonne exploration. Et quand nous connaitrons bien la planète Mars, par des robots, et peut-être un jour par des explorateurs humains qui reviendront sur Terre, on pourra penser à la colonisation ». Une déclaration qui date de 2015 et qui pourrait finalement tout aussi bien s'appliquer SpaceX, même si son vaisseau est prévu pour rentrer sur Terre.

Mais le projet semble au point mort pour le moment et certains indiquent qu'ils ne se réalisera pas. D'autres vont jusqu'à parler de « supercherie ». De son côté, François Forget ne mâche pas ses mots : « c'était n'importe quoi », contrairement au projet d'Elon Musk qu'il qualifie d'« incroyablement ambitieux ».

Dans tous les cas, le projet Mars One aura eu le mérite de mettre en avant le fait que des hommes souhaitent « prendre des risques » dans une mission sans retour.

Une société privée peut-elle damer le pion aux agences spatiales nationales ?

Avec un projet de plusieurs centaines de milliards de dollars visant à créer une colonie autonome d'un million de personnes via une flotte d'un millier de vaisseaux spatiaux, on se dit que le projet est complètement fou. Et pourtant, c'est bien ce qu'a annoncé en grandes pompes Elon Musk. Les agences spatiales des grands pays ont certes des projets dans les cartons, mais rien de bien concret pour le moment, quand ce n'est pas simplement au point mort, et rien de cette envergure dans tous les cas.

Pour Charles Frankel, planétologue, philosophe et membre du National Humanities Center américain, les agences spatiales « ne se dépêchent pas beaucoup [...] Elles tournent autour du pot, elles montent des projets intermédiaires en disant "on n'est pas prêts". C'est quand même bizarre ». Pour lui, elles pourraient voler vers Mars « demain » (c'était il y a déjà un an) si elles le souhaitaient.

Le problème ne serait pas tant technique que philosophique et politique. Il faut prendre la décision et donc endosser le risque inhérent, tout en acceptant que l'aboutissement arrive une décennie plus tard, pas facile pour les politiques qui préfèrent généralement récolter le fruit de leur travail pendant leur mandat. Et si Elon Musk explique sans détour que « c'est dangereux et des gens vont probablement mourir, mais ils le savent », les politiques ne sont visiblement pas encore prêts à sauter le pas.

Tout cela laisse donc un large boulevard à SpaceX, qui est pour le moment la seule société privée en mesure de présenter un tel projet. Blue Origin vient certes d'annoncer son gros porteur New Glenn, mais il ne s'agit pour le moment « que » d'envoyer des satellites en orbite autour de la Terre, avec un premier étage réutilisable. Le premier lancement est attendu « avant la fin de la décennie ». La société de Jeff Bezos pourrait également s'intéresser aux voyages interplanétaires, mais certainement bien après les premiers essais de SpaceX qui devrait donc garder son avantage pendant encore quelques années au moins... sauf si les agences spatiales internationales se réveillent entre temps. 

Comment s'organisera la vie sur Mars ?

Projetons-nous un peu dans le futur, disons un peu moins de 100 ans plus tard, vers 2100, et imaginons le futur. La colonie martienne est confortablement installée et vit de manière autonome depuis maintenant 20 ans. La vie du million « d'extraterrestres » n'est pas menacée, mais tout n'est pas paisible pour autant. Les guerres de pouvoir continuent entre les grands pays de la Terre – qui ont contribué humainement à ce projet – et les habitants nés sur place, qui demandent un gouvernement indépendant. Une sorte de réédition futuriste de l'indépendance des colonies américaines au XVIIIe siècle.

Fiction ? Oui, très certainement, mais pour autant la colonisation de Mars demande de prendre en compte de nombreux paramètres et pas uniquement la logistique. Si SpaceX se « contente » d'assurer le transport, il faudra réfléchir à la manière dont sera gérée une colonie martienne. Il reste encore du temps certes, mais comme nous avons pu le voir avec l'intelligence artificielle et les voitures autonomes, les dirigeants tardent souvent à prendre le taureau par les cornes pour mettre les choses à plat et organiser de vraies discussions sur ses sujets sensibles et incontournables.

Et ensuite ?

SpaceX ne compte pas en rester là et espère bien envoyer ses navettes explorer le reste de notre système solaire, toujours avec des humains à son bord. Parmi les destinations envisagées, il est question de Jupiter et son satellite naturel Europe, Saturne, Encelade, etc. Parfois uniquement pour les survoler, d'autres fois pour s'y poser.

• Télécharger la présentation du Système de Transport Interplanétaire de SpaceX