Produire de l’énergie est, comme partout, indispensable sur Mars, que ce soit pour se chauffer, s’éclairer ou encore permettre le fonctionnement de machines. Là où de nombreux modes de production d’énergie existent sur Terre, seuls les plus compétents et ceux offrant une meilleure adaptation aux conditions martiennes seraient retenus pour sa colonisation.
En premier lieu, il est nécessaire de mesurer l’importance des énergies renouvelables. En effet, si on considère la colonisation de Mars dans le très long terme, aucune pollution ne doit être tolérée, étant donné, à titre de comparaison, les dommages qu’elle a causé à la Terre (réchauffement climatique, développement de maladies respiratoires ou de cancers…)
Ainsi, l’exploitation des énergies fossiles ne serait pas retenue pour Mars. Par ailleurs, elle semble impossible puisque Mars n’a pas eu la production biologique semblable à celle que la Terre a eue il y a des millions d’années, menant à la production du charbon et du pétrole nécessaires pour produire de l’énergie.
Sur Terre, un moyen majeur de production est le nucléaire. L’énergie nucléaire est l’énergie de liaison entre les constituants des noyaux des atomes. L’élément Uranium (U) possède un noyau très lourd puisque son numéro atomique est 92. Ainsi, son noyau possède beaucoup de protons qui se repoussent. Il peut alors devenir instable, libérant une partie de l’énergie de liaison. Ce phénomène, appelé fission du noyau, est donc à l’origine de la production d’énergie nucléaire. Ce mode de production d’énergie n’est pas renouvelable, mais son efficacité et sa facilité de mise en place sur Mars font de lui un moyen indispensable, du moins pour les premières années sur Mars. Un générateur à fission nucléaire, très compact et léger serait envoyé lors de la première mission pour permettre aux hommes de s’installer avant de mettre en place d’autres modes de production, renouvelables. Le principal inconvénient est, comme sur Terre, le problème des déchets radioactifs résultant de la production d’électricité par le nucléaire. Par ailleurs, la matière première nécessaire au fonctionnement d’un réacteur à fission est l’uranium. Or, il n’en existe pas sur Mars. Ainsi, c’est bien une solution à court terme uniquement.
Par ailleurs, la mise en place d’éoliennes s’avère très compliqué. En effet, même si c’est une énergie renouvelable, n’entraînant donc pas de pollution, les conditions sur Mars ne permettent pas sa mise en place.
Non seulement l’énergie éolienne nécessite la mise en place d’importantes infrastructures, mais le problème du vent s’impose également. Sur Mars, le manque de gravité et la faible densité de l’atmosphère ont pour conséquence la faible pression atmosphérique. Ainsi, même lors des fortes tempêtes ayant des vents allant parfois à 300 km/h, les vents n’auront une force ressentie que de 50 km/h pour les éoliennes. Mais les tempêtes ne sont pas constantes sur Mars.
En temps normal, donc, le vent ne serait pas assez rapide pour que les éoliennes aient un rendement suffisant.
Là où l’énergie hydraulique parait aux premiers abords impossible sur Mars, elle pourrait s’avérer fonctionner. En effet, la mise en place de ce mode de production d’énergie nécessite des courants d’eau pour faire tourner des turbines. Il n’existe probablement pas de courants d’eau sur Mars actuellement, mais le processus de terraformation visant à faire fondre l’eau présente à l’état solide pourrait créer les courants nécessaires.
Ainsi, l’énergie hydraulique peut être mise en place après ce processus de terraformation.
L’énergie photovoltaïque est un mode de production d’énergie renouvelable. Des panneaux solaires ont déjà été utilisés par tous les rovers ayant fonctionné sur Mars, ce qui prouve que leur fonctionnement est possible sur la planète rouge.
Un panneau solaire photovoltaïque est composé de plusieurs cellules photovoltaïques, elles mêmes composées de plaques de silicium. Les photons arrachent des électrons au silicium. Pour revenir, ces derniers doivent passer par un circuit extérieur, ce qui crée le courant électrique.
En revanche, pour avoir un rendement suffisant, même pour quelques personnes, plusieurs hectares de panneaux sont nécessaires. De plus, leur envoi depuis la Terre est très compliqué puisque cela représente une masse très importante. L’énergie solaire est donc exploitable, mais probablement pas dans le long terme.
L’exploitation de l’énergie géothermique consiste à creuser des puits profonds et exploiter le différentiel de chaleur entre la surface et le sous-sol (plus chaud) ce qui permet à la fois de produire de la chaleur et de l’électricité. Le processus consiste à injecter de l’eau dans le sous-sol (s’il n’y en a pas déjà).
Par contact avec les roches chaudes, de la vapeur d’eau va être produite, faisant tourner des turbines: c’est là que l’électricité est produite. En revanche, il est incertain que ce mode de production d’énergie soit possible à installer sur Mars. En effet, il est en premier lieu nécessaire de montrer que son sous-sol est réellement chaud. C’est un des rôles de la mission Insight, débutée en novembre 2018, qui doit étudier la structure interne de la planète. Ainsi, cette mission pourrait prouver ou non la possibilité de l’exploitation de l’énergie géothermique sur Mars.
Enfin, le principe de four solaire offre de nombreuses possibilités et constitue un mode de production d’énergie renouvelable très simple à mettre en marche sur Mars.
Constitué d’un miroir de plusieurs mètres de diamètre, le four solaire (ou cuiseur solaire) concentre les rayons lumineux provenant du soleil en un seul point, transformant ainsi l’énergie lumineuse en énergie thermique.
Cette énergie thermique peut alors être utilisée comme telle ou bien convertie en une autre forme d’énergie.
Voici un tableau récapitulatif des différents modes de production d’énergie accompagnés de leurs avantages et inconvénients, ainsi que d’une conclusion quant à la possibilité de leur éventuelle installation sur Mars.
Mode de production d’énergie et fonctionnement | Avantages | Inconvénients | Envisageable sur Mars ? |
énergies fossiles (pétrole, …)
Les énergies fossiles sont issues de l’exploitation de la décomposition très lente d’éléments vivant (principalement végétaux) | -Emission de gaz à effet de serre (c’est un avantage dans le cas de Mars pour densifier et réchauffer son atmosphère) | -Il n’est pas sûr qu’il y ait eu la vie sur Mars, donc il n’y a peut-être aucune ressource issue de la décomposition d’éléments vivants
-Nécessité de mise en place d’importantes infrastructures
-Dangerosité (explosions possibles) | Non, puisque Mars n’a à priori pas eu une activité biologique semblable à celle de la Terre il y a plusieurs millions d’années |
hydroélectricité (énergie hydroélectrique)
Conversion de l’énergie hydraulique (fournie par le mouvement des eaux) en énergie électrique à l’aide d’une turbine, reliée à un générateur et un transformateur. | -Energie renouvelable: n’entraîne aucune pollution.
-Peu d’entretien est nécessaire car il n’existe pas beaucoup d’usure du matériel | -A priori, il n’existe pas d’eau à l’état liquide sur Mars, donc pas de mouvements d’eau nécessaires à la place en place de ce mode de production d’énergie.
-Nécessité de mise en place d’importantes infrastructures. | Oui, après le processus de terraformation qui pourrait faire fondre l’eau présente à l’état solide |
Energie éolienne
Grâce au vent, des pales tournent, produisant de l’électricité par l’intermédiaire d’un système incluant un générateur. | -Energie renouvelable, n’entraînant aucune pollution
-Pas d’entretien nécessaire | -Aléatoire: fonctionnement impossible sans vent
-Difficulté de la mise en place
-Pas assez de pression atmosphérique sur Mars | Non |
énergie solaire (panneaux photovoltaïques)
Les photons (particules de lumière) arrachent des électrons au silicium. Pour revenir, les électrons doivent passer par un circuit extérieur, ce qui crée le courant électrique | -Le silicium, matière première pour la fabrication de panneaux photovoltaïques, est présent sur Mars | -Nécessite un entretien: il faut nettoyer les panneaux solaires pour supprimer la poussière qui s’y accumule -Même pour quelques personnes, il faudrait plusieurs hectares de panneaux | Oui, mais permet seulement de couvrir une partie des besoins énergétiques |
énergie géothermique
Exploitation du différentiel de température entre la surface de Mars et son sou-sol. L’eau injectée passe à l’état gazeux, la vapeur d’eau qui en résulte fait tourner des turbines. | -Energie renouvelable
-production d’électricité constante | -nécessite de creuser des puits profonds | Oui, une fois que la présence d’un sous-sol chaud est mise en évidence |
énergie nucléaire
Un générateur à fission nucléaire serait envoyé avec les premiers hommes. Les noyaux d’uranium, très lourds, sont cassés ce qui produit l’énergie | -Un réacteur peut être relativement petit et léger pour les premières missions -Forte production d’électricité de manière constante | -dangerosité des déchets radioactifs -Pas d’uranium sur Mars donc seulement un moyen à court terme | Oui, mais seulement les premières années. La mise en place d’un autre mode de production d’énergie s’impose |
Four Solaire Un grand miroir concentre les rayons du soleil et transforme l’énergie lumineuse en énergie thermique. | -fonctionnement simple et rendement intéressant -simplicité de mise en place -compact pour l’envoi sur Mars -l’énergie thermique fournie peut ensuite être convertie en d’autres formes d’énergie | -nettoyage nécessaire pour que le miroir ne se recouvre pas de poussière | Oui, en particulier pour l’obtention d’énergie thermique |
Il existe donc une multitude
de modes de production d’énergie. Là où certains sont impossibles à installer
sur Mars à cause des conditions inappropriées, d’autres pourraient y fonctionner
et permettraient à l’homme d’y vivre. Il n’existe pas de mode de production
d’énergie qui, à lui seul, permettrait d’avoir un rendement suffisant, mais
c’est la combinaison de plusieurs d’entre eux qui fonctionnerait le mieux.
Ainsi, la combinaison de l’énergie
hydraulique, l’énergie photovoltaïque, l’énergie géothermique, et l’énergie
nucléaire pourraient permettre de couvrir les besoins en énergie des futurs
colons.