Participe à une simulation martienne AMADEE

mars simulation

aline decadiAline Decadi, membre du conseil d’administration de l’Association Planète Mars (France), raconte sa participation à la simulation AMADEE-18

Une simulation martienne, qu’est-ce que c’est ?

Une simulation martienne consiste à réunir des experts pendant quelques jours ou semaines dans des lieux terrestres très ressemblants avec la planète Mars, pour y réaliser une ou plusieurs missions (expériences scientifiques avec procédures et protocoles associés, études du comportement humain en autarcie…).

back to mars

Retour à la base martienne

Les déserts et les glaciers sont des lieux parfaits pour les simulations martiennes car ce sont des environnements extrêmes, représentatifs de ce qu’est la surface de Mars. Le programme AMADEE-18 organisé par le Forum Spatial Autrichien (OeWF) par exemple a eu lieu dans le désert d’Oman en février 2018. Le désert d’Oman a été choisi pour sa forte ressemblance avec Mars (les types de roches de couleur rougeâtre, les dunes…).

Qui peut participer à une simulation martienne ?

Tout le monde peut être candidat à une simulation martienne ! Il faut néanmoins distinguer les simulations martiennes ludiques à destination des touristes ou groupes d’amis (séjours courts, sans préparations particulières), des simulations qui ont des objectifs scientifiques comme la simulation AMADEE-18. Les simulations scientifiques nécessitent un processus long de préparation : élaboration des procédures, fabrication du matériel et des logiciels associés, montage des expériences et formation des “analogues astronautes”.

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L’équipe martienne de la mission AMADEE-18

Comment est organisée une simulation martienne ?

Les participants à une simulation martienne sont séparés en deux équipes : les analogues astronautes situés sur la base martienne (« sur Mars ») et le centre de contrôle (« la Terre ») situé dans un autre endroit. Lors de la mission AMADEE-18, le centre de contrôle était située à Innsbruck, en Autriche. Les membres du centre de contrôle sont en relation avec les “principal investigators”, qui sont des laboratoires et d’autres organismes de recherche qui ont commandé des études/ expériences sur Mars.

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Le centre des opérations situé sur la base martienne (“sur Mars”)

Si les résultats des expériences scientifiques réalisées par les analogues astronautes sur Mars ne sont pas cohérents avec les résultats attendus, le principal investigator peut demander d’arrêter l’expérience sur Mars, le temps de redéfinir le modèle de l’expérience.

Le centre de contrôle fait donc la liaison entre les commanditaires des expériences et la base martienne, elle oriente et ajuste les actions à réaliser sur Mars. Pour plus de réalisme, un délai de communication de 10 minutes a été configuré entre le centre de contrôle situé en Autriche et la base martienne située dans le désert d’Oman.

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Le centre de contrôle situé en Autriche (“la Terre”)

Sur la base martienne, l’équipe a différentes responsabilités et missions. Une personne située dans le centre des opérations de la base martienne est chargée de recueillir par télémétrie les données collectées par les analogues astronautes lors de leurs sorties sur le terrain. Ce ne sont pas toujours les mêmes personnes qui réalisent les mêmes expériences : quelques personnes sont expertes sur une ou deux expériences, mais tous les analogues astronautes réalisent tout type d’expériences. Ainsi, tout le monde sait tout faire et il n’est pas indispensable que la même personne travaille sur une expérience le matin et le soir.

Les analogues astronautes ont une vision à 3 jours de ce qu’il faut faire afin de pouvoir préparer les expériences, et faire face aux imprévus qui ont un impact sur les expériences du lendemain. Dans 80% des cas, le planning reste inchangé. Les missions durent de 8h à 20h, avec une pause de 20 minutes en moyenne. En dehors de ce temps de missions, les analogues astronautes continuent de travailler sur des tâches moins importantes (réparer un gant déchiré, opérations de maintenance…).

responsibilities

Chaque analogue astronaute est référent sur un ou plusieurs sujets

Chaque analogue astronaute est responsable d’un ou plusieurs sujets. Par exemple, une personne est en charge des combinaisons spatiales, une autre est chargée de la gestion des ressources… Par ailleurs, des médecins et des officiers de sécurité sont aussi présents. Ils n’ont pas d’autres rôles pendant la mission et ont été formés à la gestion d’un groupe en autarcie pendant plusieurs semaines. Des officiers de sécurité accompagnent les analogues astronautes pendant les sorties sur le terrain (par exemple au cas où les batteries situées dans les combinaisons prendraient feu).

Un analogue astronaute peut un jour assurer la maintenance de la combinaison (maintenance des connecteurs, réparation de gants déchirés), un jour opérer un drone ou un rover, un jour réaliser des expériences sur le terrain… Les analogues astronautes ne connaissent pas la routine !

A quoi ressemble une base martienne ?

mars base

La base martienne

La base martienne de la simulation AMADEE-18 était composée de conteners :

  • Cuisine, salle à manger, stockage nourriture
  • Réservoirs d’eau
  • Petits habitats utilisés le soir
  • Générateur de puissance
  • Centre des opérations
  • Zone de préparation des combinaisons, d’enfilement et de départ pour la mission
  • Préparation des expériences scientifiques et stockage pour le lendemain

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Le dôme situé au centre de la base martienne

Un énorme dôme gonflable de 15 mètres de diamètre s’élevait au milieu des conteners. Il accueillait des équipements médicaux, de sport, un atelier de bricolage/ soudure, des imprimantes 3D, un rover.

Quels sont les objectifs scientifiques d’une simulation martienne ?

husky rover

Le rover Husky signale les dangers aux analogues astronautes

Les analogues astronautes doivent réaliser différents types d’expériences scientifiques sur le terrain. Les 15 analogues astronautes de la simulation martienne AMADEE-18 ont par exemple réalisé 20 expériences. Voici quelques exemples.

Test du rover HUSKY développé par Dr. Gerald Steinbauer (université de Gratz)

HUSKY réalise des cartographies autonomes en 3D sur le terrain. Quand l’analogue astronaute arrive sur le terrain, le rover l’a ainsi déjà cartographié et peut donc signaler les dangers à éviter (trous par exemple). Le terrain est sécurisé et l’analogue astronaute ne craint pas de tomber avec sa combinaison de 45 kilos !

La simulation martienne a permis d’identifier des points d’amélioration du rover, par exemple la protection des boutons poussoirs contre le sable, l’amélioration du logiciel pour que le rover martien risque moins de s’ensabler tout seul, etc.

Test du drone autonome AVI-NAV développé par Dr. Stephan Weiss de l’université des Alpes

La mission de ce drone est de cartographier la surface martienne grâce à des capteurs GPS, des centrales inertielles et des caméras. Une structure algorithmique permet au drone de naviguer de façon autonome.

Collecte ciblée de roches sur le terrain

L’analogue astronaute sur le terrain fait une description visuelle des roches à l’opérateur et prend des photos qui sont envoyées par télémétrie au centre des opérations de la base martienne. Les échantillons collectés sont placés dans un sac puis stockés dans un boîtier situé sur la poitrine de l’analogue astronaute. L’outil qui permet de ramasser les roches a été imprimé en 3D sur place. Le procédé d’impression 3D permet aussi de réparer des objets tout au long de la simulation martienne.

Un système de navigation in situ, en utilisant des émetteurs radio (dans un environnement martien sans GPS)

Des émetteurs récepteurs sont accrochés sur les analogues astronautes et des antennes sur piquets sont disposées sur le terrain, pour recréer un système de repérage actif équivalent au GPS.

La serre “Martian Green House” où sont cultivées de petites graines (radis, feuilles de salade…) par hydroponie

L’hydroponie est une technique de culture qui utilise des couches de sédiments et des lampes UV ramenées sur place, sans terre (la terre sur Mars n’est pas fertile, rien ne peut y pousser telle qu’elle est).

Durant cette expérience, de nombreuses mesures ont été faites. Il a également été mis en évidence que la variation de température de la nuit était plus forte que prévu (10° au lieu de 16°), ce qui a ralenti la germification des graines (20 jours au lieu de 15 jours).

A la fin de l’expérience, les analogues astronautes ont pu manger ces cultures. La serre a aussi joué un rôle sur le mental des participants de la mission, comme dans la station spatiale internationale (ISS). Le fait de voir quelque chose qui grandit, de vivant, est positif d’un point de vue psychologique. Chaque matin, tout le monde venait voir comment étaient les plantes.

Et aussi…

La spectrométrie pour obtenir une signature spectrale du sol, le radar ScanMars qui réalise une sorte d’échographie du sol, la détection d’eau via une expérience sismique…

hydroponics

La culture hydroponique

Les analogues astronautes ne s’ennuient pas ! En plus des missions scientifiques, les participants réalisent des opérations de maintenance le matin et le soir. Par exemple, il faut installer et retirer les antennes tous les jours, et les remettre en route après des vents importants. Toute cette maintenance était faite matin très tôt et le soir, en dehors des périodes de simulations.

A quoi ressemble une journée typique sur la base martienne ?

outings on mars

En route pour les opérations de terrain

Lors de la simulation AMADEE-18, sur la base martienne le matin était consacré à la maintenance. Les combinaisons étaient préparées entre 12h et 14h, et les opérations sur le terrain démarraient à partir de 15h30 ou 16h, des heures où les températures commencent à être plus supportables. Au début de la simulation martienne, les analogues astronautes préparaient les combinaisons le matin et sortaient le midi, mais il faisait trop chaud dans les combinaisons et ils devaient rentrer de façon précipitée.

A propos des simulations martiennes AMADEE

Depuis 2009, les bénévoles du Forum Spatial Autrichien (OeWF) organisent tous les deux ans une simulation martienne de plusieurs semaines baptisée AMADEE (en référence à Amadeus Mozart, le plus célèbre des compositeurs autrichiens). L’objectif pour le Forum Spatial Autrichien est de tester sa combinaison spatiale AOUDA afin de la qualifier pour des missions d’exploration spatiale.

aouda spacesuit

La combinaison spatiale AOUDA

AOUDA est un véritable mini-vaisseau spatial ! Cette combinaison autonome équipe l’analogue astronaute d’un arsenal d’outils : antenne wi-fi, antenne radio, batteries, système de ventillation, cartes électroniques et capteurs de bonne santé (température, oxygène, CO2, ECG, …)

Un coffret au niveau de la poitrine accueille un panneau de contrôle, des outils, des ports USB. Les gants sont composés de 3 couches superposées, avec une membrane extérieure recouverte d’un revêtement alu. Un exosquelette applique des pressions pour supporter les mouvements, ce qui est très utile pour retenir le mouvement quand l’analogue astronaute se penche, car ce bijou de technologie pèse tout de même 45 kilos !

Le débrief d’Aline

aline decadi spacesuit

“J’ai participé à la simulation martienne AMADEE-18 sur le terrain avec l’équipe d’analogues astronautes. Le planning de la journée est influencé par l’environnement (chaleur, maintenance), c’est une réalité. Pour être efficace, il faut avoir répété et prévu énormément de choses en amont de la mission. On est beaucoup formés sur la réactivité face au feu. On craint beaucoup moins de choses si on est bien préparé, passer beaucoup de temps à préparer la mission n’est pas du temps perdu !

Au-delà de la satisfaction d’avoir réalisé les expériences qui nous ont été confiées, j’ai apprécié l’ambiance qui régnait lors de la simulation. Les 15 analogues astronautes ayant déjà passé de nombreux weekends ensemble pour préparer la mission, on est tous devenus très amis, on se connaissait très bien avant d’arriver sur la base martienne. Cela a un impact sur la réussite de la mission, c’est l’équipe qui doit réussir, il n’y a pas de place pour les individualités, sinon cela ne fonctionne pas.”

Pictures courtesy of Aline Decadi.

Aline répond à toutes vos questions sur la simulation martienne !

Comment était Mars ? (Ajax-2 sur reddit)

Je dirais réaliste ! Quand je regarde les images filmées par le rover Curiosity sur Mars, je vois que la planète Mars est recouverte de vastes étendues de poussière et de sable, et la surface est jonchée de roches et de blocs. C’est exactement ce qu’on a vu dans le désert d’Oman. De temps en temps, la poussière est soulevée par le vent et se transforme en tempête de poussière, ce qui fait penser à la planète Mars.

Était-ce excitant de participer à cette simulation ? (emei95 sur reddit)

Oui ! C’est la première simulation martienne à laquelle je participe. Je voulais faire la simulation martienne du forum spatial autrichien depuis que je l’ai connu, en 2015. Je cherchais une association qui prépare des missions analogues martiennes de façon professionnelle, qui met les participants dans des situations réalistes.

Et je n’ai pas été déçue ! Nous avons préparé le projet pendant 1 an avec des formations diplomantes. Le premier type de formation déterminait à quelle équipe le participant appartient (Terre ou Mars). Il y avait une formation standard et une formation spécifique. L’objectif est de savoir utiliser les consoles, apprendre à communiquer avec quelqu’un sur le terrain, apprendre à manipuler les rovers, à manipuler et réparer la combinaison, apprendre à procéder des opérations en conformité avec des procédures…

Cela permet de tester la motivation des participants pour ensuite qu’ils s’investissent à fond dans l’étape d’après. Il n’y a donc pas vraiment de “sélection”, c’est davantage une question de motivation et de disponibilité pour le programme. La sélection est donc naturelle. Ensuite, il y a 3 sessions d’entrainements “dress rehearsal” de plusieurs jours liée à ton équipe.

Qu’avez-vous ressenti pendant et après la simulation ? Et était-ce difficile d’aller jusqu’au bout ? Voulez-vous signer pour une vraie mission à long terme? (Oliwer Kupiec sur Facebook)

Je me suis rendu compte qu’il fallait environ deux semaines pour prendre ses marques, être complètement opérationnelle, créer une sorte de routine de gestion du quotidien, et être efficace du point de vue du fonctionnement entre collègues sur le terrain. Quatre semaines est donc presque trop court, je pense qu’on aurait pu réaliser six semaines de simulation sans problème, mais c’est aussi une question de disponibilité des participants.

Cette expérience m’a donné une vision réaliste et crédible de ce que peut être une mission sur Mars, aussi bien du côté technique que psychologique. Ca a vraiment conforté mon attrait pour ce type de mission donc oui, je serai très heureuse de signer pour une vraie mission !

Avez-vous cultivé des pommes de terre comme dans le film Seul sur Mars ?(सत्यजीत मेधा sur Facebook)

Nous n’avons pas cultivé de pommes de terre car l’agence spatiale italienne nous a demandé de tester une culture de plantes hydroponiques. Ce sont des graines qui poussent sans terre, avec des sédiments. On en a mangé à la fin, mais c’était avant tout pour tester ce type de culture. On a aussi mangé des pommes de terre, mais on ne les avait pas cultivé !

Pendant la simulation, beaucoup de choses devaient être différentes de la vie sur Terre. Mais quelles situations ressemblaient le plus à la vie quotidienne sur Terre ? (Ian1732 sur reddit)

Le moment du repas était le moment qui ressemblait le plus à une vie “normale” car toute la journée on était en simulation. Une fois tous à table, on se raconte notre journée comme on le fait dans la vie quotidienne, comme si c’était normal, comme si c’était une routine, alors qu’on était sous une tente perdue au milieu du désert d’Oman. J’imagine que les astronautes qui iront réellement sur Mars auront le même type de discussions !

Racontez-nous un problème auquel vous ne vous attendiez pas mais auquel vous avez dû faire face ? Comment l’avez-vous surmonté ? (WhyYesThisIsFake sur reddit)

Chaque participant avait plusieurs rôles sur le terrain, et était la personne responsable d’un sujet précis. J’étais responsable de la gestion des ressources, en particulier de l’eau. On vivait en autonomie, on avait calculé avant la mission de quelle quantité d’eau on aurait besoin. On avait mis en place des règles, comme par exemple limiter la durée d’une douche à 2 ou 3 minutes, un peu comme dans l’armée.

Un jour, on a eu une fuite d’eau imprévue (ce n’était pas un cas de panne prévu en amont de la mission). La consommation d’eau était plus importante que prévu. On a tout d’abord enquêté pour savoir si un participant avait utilisé plus d’eau que prévu, par exemple pour faire la vaisselle ou pour prendre une douche. Mais après 24 heures, on s’est rendu compte que le problème persistait, que les pertes d’eau étaient importantes et qu’on ne pourrait pas aller au bout de la mission si cela continuait.

J’ai alors regroupé plusieurs personnes pour aller contrôler toutes les zones qui pouvaient accueillir de l’eau sur la base martienne. On a alors découvert une petite fuite d’eau d’un sanitaire dans une des zones utilisée lors des 3 premiers jours de la mission par des journalistes et scientifiques. On a alors pu couper l’eau dans cette zone et ainsi isoler la fuite.

Des contrôles poussés ont été fait pendant 48 heures, ce qui nous a permis de constater que la consommation d’eau est revenue à la normale et d’aller jusqu’au bout de la mission sans faire venir de l’eau de l’extérieur. Le problème était ainsi résolu !

Que pensez-vous des projets de bases habitées sur la Lune ou sur Mars ? (fibonatic sur reddit)

Je pense que ce sont des projets intéressants, qui vont dans le bon sens, à condition d’utiliser des ressources disponibles sur place pour construire des bases habitées externes ou alors d’utiliser des zones abritées, comme les tubes de lave. Je pense que de tels projets vont se concrétiser à moyen terme.

Pensez-vous que nous devrions établir une base sur la Lune avant d’essayer de coloniser Mars ? (Cubix sur reddit)

Je pense que si on veut explorer Mars, il faut aller sur Mars ! De la même façon que l’Homme a découvert de nouvelles terres en traversant les mers.

Néanmoins, établir une base lunaire serait un premier pas vers Mars à condition que cette base lunaire permette de préparer les expériences qui se dérouleraient sur Mars. On profiterait alors de la proximité de la Lune, ce qui est un atout pour le transport des matériaux et des machines qui permettraient de faire des expériences.

Est-on capables de construire des structures sur Mars ? Les combinaisons sont-elles particulièrement adaptées à Mars ? (Anton-Brovelli sur reddit)

Les premières missions serviront à apporter le minimum dont on a besoin pour permettre de vivre sur Mars : il faut de l’hydrogène, un réacteur nucléaire pour la génération d’énergie (quelques centaines de kilowatts), un système de pompe pour extraire le CO2 de l’atmosphère martienne. Avec cela, par réaction chimique on peut obtenir de l’eau, de l’oxygène et du méthane.

Ce sont donc les premières missions qui doivent permettre d’amener ces éléments essentiels sur Mars. On pourrait arriver dans un vaisseau spatial qui servirait aussi d’habitat, comme cela on resterait dedans. Ce vaisseau spatial pourrait être construit avec un bouclier d’eau de 12 centimètres d’épaisseur pour se protéger des éruptions solaires. Avec cela, on pourrait construire les structures prioritaires dont on a besoin à court terme sur Mars. Ensuite, d’autres missions viendraient construire des structures complémentaires sur Mars.

Les combinaisons permettant les EVA sont de véritables bijoux de technologie qui sont de vrais supports de vie. Elles permettent de réguler la pression, de l’oxygène, la température. On sait que les combinaisons EMU utilisées pour l’ISS ont tendance à se détériorer avec le temps. On cherche aujourd’hui à concevoir des combinaisons avec des matériaux plus stables.

La combinaison en cours de développement par la NASA, la Z2, est particulièrement adaptée pour l’exploration planétaire. L’astronaute enfile la combinaison en passant par une trappe située à l’arrière de la combinaison. C’est beaucoup plus facile de la retirer pour l’astronaute. L’avantage de cette combinaison est surtout qu’on peut l’accrocher à l’extérieur d’un habitat spatial, elle est arrimable. Elle permet donc d’y entrer sans contamination du lieu par des poussières. C’est très bien pensé ! La durée et le coût du développement sont très importants, mais je pense que c’est ce type de combinaison “nouvelle génération” qui sera utilisé pour l’exploration martienne.

Dans la simulation, quel temps de latence y avait-il dans les communications entre entre Mars et la Terre, et quels impacts cela avait dans la simulation ? (Gah_Duma sur reddit)

On avait configuré un délai de 10 minutes entre les communications de la Terre vers Mars et de Mars vers la Terre. Durant la simulation, la communication est possible via des consoles. La console située dans le centre d’opérations de la base martienne envoie ses données par tchat à la Terre, avec 10 minutes de latence. Cela permet à la base terrestre de savoir où en sont les analogues astronautes dans leurs missions, et ainsi éventuellement d’ajuster quelques paramètres.

En effet, la base terrestre est en contact permanent avec les laboratoires et centres de recherche qui ont commandé des expériences sur Mars. Ainsi, si les données collectées sur le terrain ne sont pas conformes à ce que les commanditaires de l’expérience attendaient, cela permet de demander aux analogues astronautes d’ajuster ou non les paramètres de l’expérience.

Si la communication est perdue entre l’analogue astronaute sorti faire une expérience en dehors de la base martienne et le centre d’opérations situé sur la base martienne, il y a une procédure : l’analogue astronaute doit revenir au dernier point où une communication était possible. Pendant quelques minutes, il n’y aura donc pas de communications entre l’astronaute et la base martienne, mais le temps que la base terrestre soit informée, le problème aura déjà pu être résolu ! La base terrestre a donc un rôle de support de mission, et non pas de prise de contrôle sur les événements.

Pendant combien de temps seriez-vous prête à aller sur Mars pour de vrai ? Qu’est-ce qui selon vous doit encore être amélioré ou changé avant de faire cela pour de vrai, ou pour plus longtemps ? (thedogcow sur reddit)

Je n’ai pas de durée précise en tête, j’aimerais surtout passer suffisamment de temps sur Mars pour voir concrètement les résultats des actions que j’aurais réalisées sur place, et pouvoir constater par mes yeux si ce que j’imaginais se concrétise in fine.

Avant d’aller sur Mars, la gestion de l’absence de gravité dans l’espace doit encore être améliorée car il y a de réels impacts sur le corps humain. Lorsque des astronautes vont arriver sur la planète Mars, il faudra qu’ils soient en bonne condition physique car il y aura de nombreuses tâches à réaliser en arrivant, pour la plupart très physiques. Il est donc nécessaire de faire des expériences concrètes pour créer artificiellement de la gravité. On parle par exemple de vaisseaux spatiaux en rotation sur eux-mêmes pour obtenir 1G. L’absence de gravité pendant le voyage vers Mars est pour moi un défi majeur auquel on n’a pour le moment pas répondu concrètement.

Dans quel timing pensez-vous que l’homme explorera et colonisera Mars ? Si on vous offrait une place dans un vaisseau en partance pour une colonie martienne, mais que les conditions s’annoncent dangereuses (tempêtes de poussière, sol gelé,…), accepteriez-vous d’y aller ? (corhen sur reddit)

Si Elon Musk tient ses promesses avec son Starship, l’arrivée de l’Homme sur Mars pourrait avoir lieu pendant la prochaine décennie, ce qui donnerait un dynamisme incroyable à l’exploration martienne. Sinon, je pense que ce ne sera pas avant les années 2050.

Si on m’offrait une place dans un vaisseau spatial vers Mars, j’irai même si les conditions sur Mars sont difficiles car des procédures de gestion de crise auront été réfléchies, mises en œuvre et répétées avant la mission pour faire face à ces conditions difficiles.

Pour continuer : Vos questions à Aline Decadi sur le métier d’ingénieur aérospatial

Sources

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