Atteindre Mars en seulement 153 jours en suivant les orbites des astéroïdes. Une étude publiée dans Acta Astronautica propose une nouvelle trajectoire pour les futures missions humaines.
Quelle est la durée prévue d’un voyage, robotique ou avec équipage humain, vers Mars? Avec les technologies actuelles, le temps envisagé pour chaque tronçon du trajet (aller simple ou retour uniquement) est de 6-9 mois. Une étude purement théorique publiée dans la revue scientifique Acta Astronautica – ce qu’on pourrait qualifier d’un exercice de mécanique orbitale – a identifié un raccourci qui permettrait de réduire au minimum les temps de transfert et de ramener la durée totale d’une mission vers Mars à 153 jours.
Distances spatiales et fenêtres de lancement : la limite des 26 mois
La Terre et Mars sont en moyenne 225 millions de kilomètres, mais elles atteignent une distance minimale lorsque les deux se trouvent du même côté par rapport au Soleil. C’est la phase de l’opposeition martienne, lorsque les deux planètes sont séparées par « environ » 56 millions de kilomètres. Elle se produit tous les 26 mois environ et constitue notre fenêtre de lancement utile pour de futures missions humaines vers la Planète Rouge.
L’astéroïde 2001 CA21 comme modèle de navigation
Marcelo de Oliveira Souza, de l’Université d’État du Nord de Rio de Janeiro (Brésil) s’est demandé si les données de phase initiales (donc encore approximatives) sur les trajectoires d’astéroïdes pouvaient être utilisées pour affiner le parcours hypothétique qu’un vaisseau spatial devrait suivre pour atteindre Mars. Il s’est concentré sur l’astéroïde 2001 CA21, choisi parce que son voyage dans l’espace devait, selon les prévisions initiales (puis modifiées), croiser à la fois l’orbite de la Terre et celle de Mars.
Le chercheur a proposé d’utiliser le plan orbital de l’astéroïde, c’est-à-dire le plan géométrique dans lequel se situe son orbite, comme modèle de référence pour élaborer des parcours plus rapides vers Mars.
Au lieu de calculer toutes les routes possibles de transfert d’une navette spatiale voyageant de la Terre à Mars, Souza a limité le calcul du trajet afin qu’il reste dans l’intervalle d’inclinaison et de forme orbitale défini par l’astéroïde, afin de suivre une trajectoire plus directe: une raccourci, précisément, pour atteindre Mars plus rapidement en minimisant les détours inutiles. Bien que l’étude ne le précise pas, l’idée est qu’elle ait été pensée pour une mission potentielle avec équipage humain : pour les missions robotiques, en effet, raccourcir les temps n’est pas nécessairement une priorité.
Mission 2031 : deux hypothèses pour le transit rapide
Parmi toutes les oppositions prochaines de Mars (prévisibles en 2027, 2029 et 2031), celle de 2031 est la seule où la géométrie Terre-Mars est alignée favorablement avec le plan orbital de l’astéroïde.
Cette phase, selon les calculs de Souza, pourrait supporter deux missions complètes d’aller et retour vers et depuis Mars avec ces deux configurations possibles, selon le type de propulsion utilisée :
- la première, à haute énergie et transfert rapide, totalisant 153 jours au total entre l’aller, une présence de 30 jours sur place et le retour;
- la seconde, définie plus praticable, de 226 jours au total.
Les limites de la mécanique orbitale : exercice théorique ou réalité ?
Selon l’auteur, l’étude démontre que le parcours des astéroïdes dans l’espace peut être un outil utile pour étudier des itinéraires potentiellement plus rapides vers la Planète Rouge.
Une des critiques principales adressées à ce travail est que le calcul mathématique de trajectoires rapides est en fin de compte un exercice relativement banal : autre chose est de trouver des trajectoires réellement et raisonnablement praticables, qui utilisent des systèmes de propulsion existants et durables, qui tiennent compte des énergies de lancement et des vitesses aujourd’hui gérables, et qui considèrent les temps de freinage nécessaires pour faire entrer un véhicule spatial en orbite martienne sans le détruire avant même qu’il puisse ammarer.
L’étude de Souza a suscité beaucoup de discussions chez les experts d’aérodynamique, qui semblent l’avoir traitée comme un simple exercice de style. Les limites de la physique et de la technologie rendent ces calculs très éloignés d’une application pratique.
