Les projets d’installation de colonies humaines sur Mars s’intéressent au choix de l’énergie à utiliser sur place, notamment pour produire de l’électricité. Les options se limitent à celles déjà présentes sur Terre, et le choix s’oriente plus particulièrement vers la production d’électricité nucléaire ou la production d’électricité solaire.
Jusqu’à présent, les ingénieurs qui ont travaillé sur la question ont opté pour la solution nucléaire mais des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley ont présenté une solution pour laquelle l’énergie solaire pourrait produire la totalité de l’électricité dont auraient besoin les missions prolongées et les colons implantés de manière permanente sur Mars.
S’agissant de l’option nucléaire, la Nasa développe depuis des années des réacteurs nucléaires miniatures appelés Kilopower fonctionnant 24h/24 et 7 jours/7 et considérés par les ingénieurs comme les plus à même de répondre aux besoins énergétiques sur Mars. Cette solution est privilégiée car la production d’énergie solaire sur Mars reste dépendante de son stockage pour être utilisée la nuit et lors des tempêtes de poussières qui obscurcissent le ciel et provoque un phénomène de voile rouge.
En 2019, le rover Opportunity avait par exemple été contraint de faire une pause à cause de ce voile rouge. Pour comparer l’option nucléaire et l’option solaire, les chercheurs de l’université de Californie ont modélisé une mission sur Mars d’une durée de 480 jours, incluant un temps de trajet de 420 jours.
Les chercheurs ont construit un modèle mathématique prenant en compte différents scénarios des besoins en énergie, tels que le contrôle de la pression et de la température, la production d’engrais pour l’agriculture martienne, la production de méthane pour la fusée assurant le voyage de retour sur Terre ou la production de bioplastique.
Les scientifiques ont ensuite opposé les possibilités de production d’énergie nucléaire avec un réacteur Kilopower et celles de production photovoltaïque avec trois options de stockage, soit par le biais de simples batteries, soit par le biais d’une production d’hydrogène par des cellules électrochimiques, soit par le biais d’une production d’hydrogène par électrolyse.
L’hydrogène produit pourrait ensuite servir à alimenter des piles à combustibles, de la même manière que cela commence à être pensé sur Terre, pendant les nuits et les tempêtes de poussières. Le résultat obtenu par les chercheurs montre que l’utilisation de l’énergie solaire est plus intéressante sur environ la moitié de la surface de Mars, dans les régions équatoriales notamment, à la condition que cette production soit couplée avec un système d’électrolyse de l’hydrogène.
L’avantage du solaire réside notamment dans le poids des panneaux photovoltaïques. Les chercheurs estiment que pour un site d’atterrissage près de l’équateur, le poids des panneaux et du système de stockage à emporter seraient d’environ 8,3 tonnes contre 9,5 tonnes pour le réacteur nucléaire avec une fusée transportant une charge utile de 100 tonnes. Ces calculs ne sont toutefois valables que pour les panneaux solaires flexibles récents qui peuvent être utilisés sans structure en acier et sans support de verre, contrairement aux panneaux classiques.
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