The Martian

Dans The Martian, un film de Ridley Scott sorti en 2015, suite à des avaries Matt Damon se retrouve seul sur la planète Mars. Pour survivre, le héros fait preuve d’une énergie hors du commun pour faire face à la pénurie d’oxygène, d’eau et de nourriture.

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Cette fiction se fonde sur des données réalistes sur le plan scientifique puisqu’on sait produire de l’eau (en quantité modeste) et de l’oxygène puis les recycler. Dans le film, le manque de nourriture est pallié par une agriculture ingénieuse mise au point par Matt Damon en plantant des patates dans une terre martienne enrichie d’excréments humains. Puis le héros parviendra à s’échapper dans une navette spatiale allégée de pièces essentielles et affrontant l’espace protégée par de simples bâches. De manière surprenante, les défaillances de la technologie spatiale sont relayées par le bricolage.

Survivre dans les conditions difficiles de l’espace est devenue une préoccupation contemporaine. La NASA a ainsi mis à l’épreuve durant un an un groupe de six volontaires contraint de vivre dans une architecture confinée en forme de dôme – The HI-SEAS Habitat – implanté dans un paysage désertique de Hawaï pour reproduire les conditions de vie s’approchant de la vie sur Mars. La mission s’est terminé avec succès en mai 2015. Cette expérience de l’agence spatiale américaine s’est déroulée dans le cadre d’une mission sur Mars envisagée pour 2030. Parmi les nombreux projets en cours pour séjourner sur la Planète rouge, la Nasa s’interroge notamment sur la forme adéquate à donner à une future maison martienne.

hi-seas

Pour cela, elle a organisé le « 3D Printed Habitat Challenge », un concours visant à imaginer des concepts architecturaux tirant parti de l’impression 3D à partir de matériaux trouvés sur place, avec en récompense 40 000 dollars à se partager pour les 3 meilleurs projets. Les équipes étaient jugées sur de nombreux facteurs, comme l’innovation, la fonctionnalité, la sélection du site, et la capacité à imprimer leur bâtiment. Ceci est la première phase du concours. La seconde concerne les technologies de fabrication.

165 projets ont été rendus. Après une présélection de 30 projets, la Nasa a choisi en septembre 2016 trois lauréats:

« Ice house », de SEArch/Clouds Architecture Office, est un habitat utilisant la glace comme principal matériau de construction. L’équipe part du principe que l’eau se trouve en abondance dans certaines régions de Mars peut servir de ressource de base.

Voici comment se déroule la construction :

– Un module Falcon Heavy (proposé par la société SpaceX), qui est propulsé par un SLS (système de lancement spatiale de la Nasa), atterrit sur un site sélectionné sur Mars. La rétro propulsion soufflera la mince couche supérieure du sol, révélant la glace souterraine et éliminant les besoins d’excavation.

– Des robots sont ensuite déployés pour récolter la glace et construire des fondations. Utilisant l’énergie solaire, ces robots restent extérieurs pour éviter toute contamination. Ils stockent l’eau qui servira à l’impression du bâtiment.

– Une membrane ETFE transparente entièrement fermée est ensuite déployée et gonflée pour former une limite pressurisée entre le module d’habitation et l’atmosphère martienne. Elle empêche la glace imprimée de se « sublimer » dans l’atmosphère (se transformer en gaz sans passer par l’état liquide). Les sas sont intégrés dans cette membrane et se déploient vers l’extérieur.

– Une fois la membrane déployée, les robots d’impressions impriment la glace pour former une coque extérieure. Entre la coque et les espaces internes est imprimée une couche de glace interne possédant une transmittance de la lumière de 66% et un U=1 W.m2K pour assurer le confort thermique. Poreux à 99,8% d’espace vide, ce matériau léger permet au volume interne d’atteindre des températures habitables sans faire fondre la structure de glace.

– Grâce à l’eau récoltée, les plantes peuvent commencer à pousser dans la zone comprise entre les deux coques servant à maintenir l’équilibre nécessaire à la vie.

– Enfin l’équipage peut venir s’installer et exécuter sa mission.

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L’impression à l’aide de l’eau se fait en comprenant les conditions de l’environnement martien, et en maitrisant les changements de phase et de pression des éléments. Le robot imprimante nommé iBo, transforme la glace du sous-sol en vapeur d’eau, cette vapeur est utilisée pour déposer de l’eau liquide dans un environnement assez froid pour imprimer une forme en glace solide. Un additif de silice transparent et fibreux fournit à la glace une meilleure résistance à la traction.

L’architecture de l’habitat est verticale, se présentant comme un phare sur la planète, célébrant la vie de l’homme à la surface. L’idée est d’apporter de la lumière à l’intérieur en utilisant une enveloppe semi translucide, de manière à créé une bonne qualité de vie aux usagers. En utilisant la capacité de l’eau à filtrer les rayons du soleil, la glace fait également office de barrière anti radiations. Le cœur de la structure offre un abri pressurisé et abrite des plantes. Les jardins hydroponiques à croissance verticale servent de parcs récréatifs dans l’habitat, rompant avec la monotonie des paysages de Mars. Ils sont placés entre les zones techniques et servent à la production de nourriture et d’oxygène pour l’équipage. Entre ce cœur et l’extérieur se trouve un espace interstitiel neutre, ni intérieur ni extérieur, un espace de détente permettant aux habitants de profiter d’une excellente qualité lumineuse et de vivre sans combinaison EVA. Des fenêtres ETFE gonflées à l’aide de gaz anti radiations offrent de larges vues sur le paysage.

ice-house-section

Le deuxième projet sélectionné est celui de Foster+Partners. Il prévoit lui aussi d’imprimer une couche de protection autour d’habitats gonflables envoyés de la Terre. Tout d’abord les robots semi-autonomes choisissent le site et creusent un cratère de 1,5m de profondeur, puis de robustes modules en forme de dodécaèdres réguliers sont livrés et se logent dans le cratère pour mettre en place le noyau de colonie. Des sas viennent les relier. Enfin les robots impriment autour des habitations une couche protectrice en régolithe, un matériau qui constitue le principal composant du sol martien.

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Le troisième projet retenu est Lava Hive. Le concept ici est de recycler le maximum de déchets amenés par la mission. Les éléments servant aux atterrissages par exemple. Ces matériaux servent à construire une ossature destinée à recevoir un module gonflable pour les habitations. Le régolithe est travaillé par frittage, moulé et coulé à la manière de la lave, pour construire les espaces servants autour des parties gonflables. Cette lave a une bonne résistance aux radiations tout en étant très hermétique.

lava-hive

Le site de la Nasa présente d’autres projets ayant répondu au concours, notamment « La maison à bulle » de l’agence française Fabulous.

La recherche spatiale touche de nombreux domaines tels l’architecture, les matériaux, la psychologie, le mode de vie, etc. Si habiter sur Mars reste un fantasme hors de prix, l’intérêt de ces recherches est de rendre possibles sur terre certaines découvertes astucieuses et économes. Elles peuvent rendre vivables certains endroits du globe présentant un environnement extrême, tout en utilisant intelligemment les ressources à disposition et en respectant l’écologie du lieu.

Bibliographie :

architectures-cree

Architectures CREE, 2015/2016, déc./janv., no 374

The Martians

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