Les meilleurs projets de design d’habitations pour installer des humains sur Mars

Il y a de cela quelques années, la NASA a lancé un concours, le « 3D Printed Habitat Challenge » pour développer des « représentations numériques des caractéristiques physiques et fonctionnelles d’une maison sur Mars » dans ce quelle considère comme étant le défis du siècle (Centennial Challenge). Elle vient de sélectionné ses 5 finalistes. Comme l’agence spatiale américaine prévoit une mission pour installer une colonie humaine sur Mars d’ici 2033 et que la société SpaceX d’Elon Musk prévoit la même chose pour 2031, ils doivent bien évidemment se préparer aux défis que présente la planète rouge.

Il est déjà assez difficile d’y amener des humains. Mais y survivre, surtout sur une période prolongée… C’est une tout autre question. Une structure sur Mars devrait résister à un rayonnement solaire intense et à d’importants changements de température quotidiens (-63°C), tout en fournissant un environnement pressurisé à l’intérieur pour que les humains puissent y habiter pendant une longue période. Les limites de poids et d’espace à bord des fusées qui les y conduiront rendront la tâche de conception encore plus difficile.

L’impression 3D de l’habitat semble être le meilleur choix pour les humains. La surface martienne présente ses propres particularités, mais sur Terre, la technologie d’impression 3D dans la construction de maisons s’avère très prometteuse. Une imprimante 3D avec des ressources locales à partir de la surface en tant “qu’encre » signifierait que les astronautes n’auraient pas à remplir de précieux espaces de chargement avec des matériaux de construction. De plus, le poids réduit rendrait la colonisation de Mars beaucoup moins coûteuse.

En 2014, la NASA a donc organisé un concours pour le meilleur habitat imprimé en 3D qui pourrait tenir sur Mars. Les deux premières phases du projet ont exigé des équipes qu’elles soumettent des rendus et proposent des technologies matérielles. Aujourd’hui, quatre ans après le lancement du concours, la NASA a réduit le nombre de finalistes à cinq designs ingénieux. Les cinq équipes, issues d’une poignée d’universités et d’entreprises américaines spécialisées dans l’architecture ou la construction, se sont dotées d’une structure entière qui profite de l’impression 3D autonome sur la surface d’une autre planète. Elles se partageront également un prix de 100 000 $. Pour la phase suivante, chaque équipe devra créer une troisième maquette de leurs conceptions.

Voici les cinq finalistes avec, pour la première place, l’équipe Zopherus :

Cette équipe a imaginé un habitat modulaire inspiré des structures biologiques ici sur Terre. Le processus de construction commence avec un atterrisseur (qui est aussi une imprimerie mobile) atteignant la surface et scannant l’environnement pour trouver une bonne « zone d’impression ». Il se déplace ensuite sur cette zone et déploie des véhicules robotisés pour rassembler les matériaux, puis il se fixe au sol pour fournir un environnement d’impression pressurisé.

Le module principal est ensuite assemblé à l’aide de composants préfabriqués (comme les sas, les fenêtres, le contrôle atmosphérique, les toilettes, les éviers, etc), et la structure est imprimée autour. L’imprimante se rend ensuite à un emplacement contigu et imprime un autre module en utilisant la même méthode. Avec le temps, un certain nombre d’habitats sont reliés au module principal qui fournit des espaces de vie, de loisirs, de production alimentaire, d’études scientifiques et d’autres activités.

A la deuxième place : l’équipe AI SpaceFactory :

Cette équipe a choisi un cylindre orienté verticalement comme étant la forme la plus efficiente pour leur habitat baptisé Marsha. Selon l’équipe, cette structure est non seulement l’environnement de pression idéal, mais elle maximise également l’espace utilisable, permet de diviser verticalement la structure en fonction des activités, convient bien à l’impression 3D et occupe moins d’espace de surface.

Les membres de l’équipe ont également conçu leur habitat pour faire face aux changements de température sur Mars, qui sont importants. Leur solution a été de concevoir l’ensemble de la structure sous la forme d’une “coque à brides” qui se déplace sur des paliers lisses au niveau de sa fondation en fonction des changements de température. La structure est également une double coque, la coque extérieure (sous pression) étant entièrement séparée de l’habitat intérieur, cela optimise le flux d’air et permet à la lumière de filtrer l’ensemble de l’habitat.

A la troisième place, l’équipe Kahn-Yates :

Nous avons ici un habitat avec un noyau préfabriqué que l’atterrisseur pose sur la surface martienne. Une fois qu’il atterrit, le noyau étend un bras d’impression géant qui imprime en 3D les fondations de l’habitat ovale, puis ses murs.

La coquille extérieure de l’habitat comporte des ouvertures soigneusement conçues qui permettent à la lumière du soleil d’atteindre l’intérieur. Un espace entre la coque extérieure et le noyau intérieur offre de l’espace pour un jardin luxuriant qui peut aider à filtrer l’air à l’intérieur.

A la quatrième place, l’équipe SEArch+Apis Cor :

Cette équipe de New York a équilibré la capacité de l’habitat à protéger les habitants des radiations tout en permettant à la lumière du soleil de s’infiltrer dans l’intérieur du design. L’équipe s’est associée à Apis Cor, une entreprise de construction qui a déjà imprimé en 3D (sur Terre) des bâtiments entiers à l’aide d’un type de béton spécial.

Dans ce modèle, les habitants vivent à l’intérieur d’une paire de  » volumes gonflables  » qui peuvent être déployés sur la surface martienne avant l’arrivée de l’équipage. Une coquille imprimée en 3D, faite de roches grossières et meubles, protégerait les habitats gonflables des radiations.

La cinquième place a été attribuée à l’équipe de l’université Northwestern (Illinois) pour son Martian 3Design Habitat :

Il se compose d’une sphère intérieure fermée et d’un dôme parabolique externe. Selon l’équipe, cet habitat offre une protection contre les éléments martiens grâce à trois caractéristiques de construction. La première est la forme interne de la structure, qui se compose d’une fondation circulaire, d’un caisson sous pression gonflable qui sert d’espace de vie principal, et de la coque extérieure.

La deuxième caractéristique est le système d’entrée, qui s’étend des extrémités opposées de la structure et sert d’entrées et de sorties et pourrait fournir des jonctions avec de futures capsules. La troisième caractéristique est les poutres transversales qui constituent l’ossature structurelle du dôme et qui sont optimisées pour les charges de pression sous la gravité martienne et dans les conditions atmosphériques, et qui assurent une protection continue contre le rayonnement et les éléments.

L’aménagement intérieur est basé sur le « Hawai’i Space Exploration Analog and Simulation » (HI-SEAS) un habitat de la NASA sur Terre qui simule les conditions de vie sur Mars. Il est divisé en « zones humides » (cuisine, salle de bains et laboratoire) et « zones sèches ». Ces zones sont placées sur des côtés opposés de l’habitat afin d’optimiser l’utilisation des ressources en les concentrant sur un côté (plutôt que de les faire courir dans tout l’habitat), et l’espace est également divisé par un mur central rétractable qui sépare l’intérieur en zones publiques et privées.

A découvrir sur le site de la NASA : STMD : Centennial Challenge.