Vivre sur Mars dans un habitat en impression 3D avec le projet français SFERO

L’été est souvent propice aux rêves les plus fous.

Alors quand la Nasa a lancé son appel à projets pour inventer des habitats sur Mars avec les technologies d’impression 3D, Fabulous n’a pas résisté. Le gain du concours étant réservé aux seuls citoyens américains, nous avons quand même décidé de montrer le savoir-faire français en impression 3D, voyage spatial, et architecture. Pour ce faire nous avons réuni une équipe pluridisciplinaire composée de scientifiques (CNRS, Mars Society) mais aussi d’architectes, spécialistes de l’image, et enfin bien entendu les meilleurs connaisseurs des technologies et matériaux en impression 3D. Le point commun entre ces différents profils : la passion pour Mars, la nouvelle frontière de l’humanité. Rien que ça, mais pourtant beaucoup de travail.

Nous avons le plaisir de vous présenter notre projet d’habitat imprimé en 3D sur Mars (avec un nom volontairement cocardier) : SFERO, contraction pour “Sphère”, “Fer”, et “Eau”. 

L’équipe SFERO
FABULOUS : Conseil & maitrise d’œuvre Impression 3D
EXCELTEC: Expert matériaux impression 3D
François FORGET : Directeur de recherche au CNRS, planétologue impliqué dans les programmes
d’exploration de Mars
Pierre BRISSON : Président de l’association PLANÈTE MARS suisse
TIRONI ARCHITECTURE : Cabinet d’architecture
Charles BEL : Infographie 3D
Benoit MOREL : Design industriel
Pierre BRUHLET : architecte D.P.L.G spécialisé design spatial

Vous trouverez ci-dessous le travail complet mené par l’équipe : dans un résumé de 2 pages (en images ci-dessous), puis dans un document complet de 10 pages publié sur slideshare. Mais pour mieux comprendre le projet SFERO en quelques mots, voici l’explication synthétique :

L’utilisation des matériaux principaux présents sur Mars, le FER et l’EAU :

Mars est appelée planète rouge du fait de la présence en quantité, sur et dans son sol, d’oxyde de fer (FeO, communément appelé “rouille”). L’idée du projet est d’utiliser le matériau indigène le plus fortement, densément, et uniformément présent sur place, le fer. Plusieurs études scientifiques attestent la présence en quantité d’oxyde de fer, études scientifiques notamment issues des prélèvements de poussières et roches effectués par les rovers Pathfinder, Opportunity, ou Curiosity envoyés ces dernières décennies (concentration d’environ 16% cf sources et études infra). La présence d’eau (H2O) est aussi avérée sur Mars. Dans son passé à l’état liquide comme la topographie de la planète l’atteste (vallées et sillons en formes de lits de rivières). Aujourd’hui à l’état de glace d’eau, aussi appelé permafrost. Ses pôles sont ainsi entièrement recouverts de glaces. Une étude danoise récente confirme aussi la présence de cette glace d’eau de manière homogène sur l’ensemble de la planète, y compris au niveau de l’équateur. Par ailleurs, la Nasa a montré que l’eau était aussi concentrée dans la poussière de Mars à hauteur de 1,5 à 3%, et qu’il était possible de la transformer en liquide par simple condensation de la matière(cf sources et études infra). Nous verrons plus loin que le fer constitue la matière première de l’impression 3D. L’eau, quant à elle, sert d’enveloppe protectrice des humains dans l’habitat. En effet, une poche aqueuse insérée entre deux coques de fer permettrait d’acquérir les bénéfices suivants : Transparence, notamment pour établir dans l’habitat une biosphère végétale ; Protection contre les radiations solaires, il est en effet avéré que l’atome d’hydrogène constitue la meilleure protection contre les radiations solaires. Une enveloppe de 30 cm d’eau et donc d’hydrogène suffirait à produire cette protection ; Un rappel psychologique permanent de l’élément principal de la planète mère, l’eau constituant une sorte de liquide amniotique protecteur pour les humains.

Un mât central pour la FABRICATION ADDITIVE MÉTALLIQUE :

Sfero est aussi un robot de construction. Le mât central s’enfouit dans le sol martien par forage. L’objectif est de s’enterrer de plusieurs mètres afin de construire des fondations solides et aussi d’aller chercher le permafrost qui sera liquéfié pour alimenter la poche aqueuse. Une fois enfoui, le mât déploie deux bras robot, dont l’un aspire et trie la matière pour extraire le fer, et l’autre construit l’habitat par impression 3D métallique. La technique de fabrication additive ou impression 3D utilisée existe déjà sur Terre. Elle consiste à additionner des couches de matière par la fusion laser des particules de fer pulvérisées. Cette technique présente de nombreux bénéfices : Une fabrication sans supports et multi-directionnelle, qui permet notamment de construire des fondations solides en fusionnant la matière directement dans le sous-sol ; La fabrication de coques de fer en formes sphériques mais aussi alvéolaires (nids d’abeilles) afin d’assurer une forte résistance aux pressurisations internes de l’habitat (l’atmosphère de Mars étant faible) ; Enfin, l’impression 3D couches par couches des éléments de vie constituant l’habitat (parois, planchers, placards, lits, cf images dans dossier slideshare infra).

Un site d’ATTERRISSAGE bien précis :

Où atterrir sur Mars ? Ou plutôt où amarsir devrait-on dire. Plusieurs critères ont du être pris en considération pour finalement choisir le cratère de Gale, lieu d’atterrissage du rover Curiosity il y a quelques années, et qui n’est donc pas une totale Terra Incognita.  Tout d’abord le critère de la richesse des ressources en fer et eau. Il se trouve que le cratère de Gale comprend en son centre une montagne dont le rover a exploré et détecté les minerais. Une strate de la montagne est un gisement en oxyde de fer, ce qui permet d’exploiter de façon certaine cette ressource au cas où la teneur dans le sol et sous-sol serait insuffisante et contraire aux études. Ce lieu a aussi été choisi par la Nasa pour faire atterrir son rover pour une raison simple qui explique aussi l’attrait des scientifiques pour cette planète : la présence supposée d’eau liquide en cet endroit il y a plusieurs milliers d’années. La quête ultime des scientifiques et toujours de trouver des traces de vie sur Mars, et qui dit eau liquide dit vie. Dans notre cas d’espèce, la supposée présence d’eau liquide il y a quelques milliers d’années permet aussi de supposer la présence en quantité de permafrost à quelques mètres voir quelques centimètres du sol, ce qui permettrait donc de créer notre poche aqueuse protectrice. Autres critères à prendre en considération, mais non liés à la technique de fabrication : la densité de l’atmosphère et le climat. En effet, Mars est une planète à densité atmosphérique faible (2 tiers de l’atmosphère terrestre). Or, un lander spatial a besoin de la plus forte atmosphère possible pour freiner son entrée. C’est pourquoi l’équateur de Mars est généralement choisi pour faire atterrir les rovers, car c’est l’endroit où l’atmosphère est la plus dense. D’un point de vue climatique, l’équateur est aussi plus propice à la vie des astronautes car les températures y sont plus modérées (donc surtout moins froides) qu’en d’autres lieux. Voilà donc les raisons du choix de ce lieu d’atterrissage. Toutes choses étant égales par ailleurs, sachez que le choix scientifique d’un lieu d’atterrissage fait bien entendu l’objet de discussions beaucoup plus approfondies entre chercheurs du monde entier pendant plusieurs mois. Enfin, le choix du cratère de Gale s’explique aussi par la somilarité de la composition chimique de son sol sur Terre, notamment à Hawaï (roches volcaniques) et dans le désert de Mojave en Californie. Il est donc possible dés aujourd’hui de fabriquer un prototype de Sfero sur Terre.

Et si vous vous demandez toujours pourquoi nous avons passé l’été sur ce projet, sachez que ce qui est possible sur Mars l’est aussi sur Terre. Le BTP (construction immobilier) est le nouveau terrain de jeu de l’impression 3D, en atteste les applications concrètes et bientôt commerciales menées actuellement à Dubaï, en Chine, ou encore à Amsterdam. En tant que bureau d’études spécialisé sur l’impression 3D mais aussi éditeur d’objets fabuleux, nous nous intéressons de très près à cet essor.

Si vous voulez en savoir + sur ce projet ou sur l’impression 3d d’habitat sur Terre (ou sur une autre planète), contactez-nous.