Le concept du bouclier magnétique martien au point Lagrange L1, qui est situé à une distance d'environ 320 rayons de Mars. Illustration: NASA / J.Green

Elon Musk (directeur de SpaceX) sur son Twitter a suggéré de protéger les colons sur Mars avec des générateurs de champ électromagnétique localisés. Il a lancé cette phrase en réponse à une remarque critique selon laquelle il est impossible de développer une colonie avec des personnes sur la planète sans une magnétosphère. Elon Musk a ensuite parlé des générateurs.

Immédiatement, une discussion a éclaté sur la faisabilité technique d'une telle solution.

Quelqu'un s'est souvenu qu'avant, une idée similaire avait été proposée par des experts de la NASA, mais uniquement pour protéger l'ensemble de Mars. Le concept du générateur de champ magnétique a été discuté lors de la conférence de l'atelier Planetary Science Vision 2050, organisée par la Division des sciences planétaires de la NASA en février-mars 2017.

Bouclier magnétique

Le concept implique l'installation d'un bouclier magnétique au point Lagrange L1 pour protéger l'atmosphère martienne du vent solaire et du rayonnement cosmique.



Selon un consensus scientifique, Mars avait autrefois un champ magnétique qui protégeait l'atmosphère. Il y a environ 4,2 milliards d'années, le champ magnétique a soudainement disparu, provoquant une lente diffusion de l'atmosphère martienne. Au cours des 500 millions d'années à venir, Mars est passé d'un environnement chaud et humide à un endroit froid et inhabitable, que nous connaissons aujourd'hui.

Cette théorie est soutenue par des véhicules orbitaux tels que Mars Express de l'ESA et Mars Atmosphere et Volatile EvolutioN Mission (MAVEN) de la NASA, qui étudient l'atmosphère martienne depuis 2004 et 2014, respectivement. Ils ont rassemblé des preuves que le vent solaire était à blâmer pour la perte de l'atmosphère de Mars - et ont mesuré la vitesse à laquelle l'atmosphère est toujours perdue maintenant. Maintenant, la densité de l'atmosphère martienne est d'environ 1% de celle de la Terre, et la perte d'ions est partiellement compensée par l'activité volcanique.

Il est clair que sans l'atmosphère, Mars restera une planète froide et sèche, et il sera difficile d'y développer une vie normale. De plus, les premiers colons qui devraient y être envoyés dans les années 2030 seront confrontés à de graves dangers. Tout d'abord, il s'agit de l'exposition aux rayonnements et du risque d'étouffement en l'absence d'oxygène.

L'auteur principal du travail scientifique, Jim Green, directeur du département des sciences planétaires de la NASA, avec des collègues a présenté une idée ambitieuse lors de la conférence. En effet, ils proposent de positionner le blindage dipolaire magnétique au point de Lagrange L1. Il formera une magnétosphère artificielle qui couvrira la planète entière, la protégeant du vent solaire et du rayonnement cosmique.

Green et ses collègues admettent que l'idée semble un peu «bizarre», mais elle est confirmée par des études récentes sur les magnétosphères miniatures (pour protéger les engins spatiaux et leurs équipages). Les auteurs pensent qu'à l'avenir, il est possible de construire une «structure gonflable» qui induira un dipôle magnétique au niveau de 1 ou 2 Tesla (de 10 000 à 20 000 Gauss) comme bouclier actif contre le vent solaire. À titre de comparaison, les systèmes d'imagerie par résonance magnétique modernes dans les hôpitaux de la Terre induisent un champ magnétique de 1,5 à 3 Tesla, c'est-à-dire qu'un tel bouclier n'est pas une fiction.

L'emplacement de ce bouclier magnétique fournira un blindage pour deux zones où la majeure partie de l'atmosphère martienne est perdue: au-dessus du pôle Nord et dans la zone équatoriale avec une perte saisonnière d'ions oxygène allant jusqu'à 0,1 kg / s. Une série de simulations au Centre de modélisation communautaire coordonné (CCMC) a confirmé que l'idée est viable.

Effet bouclier

Un tel bouclier permet à l'atmosphère de s'accumuler avec une augmentation de sa température moyenne d'environ 4 ° C. Cela suffit pour faire fondre la glace de dioxyde de carbone dans la calotte polaire nord. Le résultat sera l'effet de serre, qui réchauffera davantage l'atmosphère et conduira à la fonte de la glace d'eau dans les calottes polaires. Selon les calculs de Green avec ses collègues, le résultat de l'opération sera la restauration de 1/7 des océans de Mars - ceux qui l'ont recouvert il y a des milliards d'années.

Étonnamment, l'effet d'un bouclier magnétique coïncide avec l'effet de la terraformation complète de Mars.


Mars après terraformation. Image: Ittiz / Wikimedia Commons

Une telle transformation après les années 2040 vous permettra de faire pousser des plantes en plein air, de placer plus d'équipements à la surface, de faciliter la production d'oxygène, etc. A l'avenir, cela ouvrira la voie à une colonisation complète de Mars. Les scientifiques travaillent actuellement sur de nouvelles simulations pour donner une estimation plus précise de la durée des changements prévus. Il est également logique de calculer le coût d'un tel écran magnétique.

C'est peut-être précisément l'idée qu'Elon Musk avait en tête lorsqu'il parlait de générateurs de champ électromagnétique localisé. Ou voulait-il dire un générateur de champ magnétique portable qui est installé directement sur la surface de Mars ou en orbite pour protéger uniquement une colonie locale? L'idée est la même, mais moins ambitieuse.

En plus du générateur de champ magnétique au point de Lagrange, les scientifiques ont exprimé une autre idée (voir les travaux scientifiques de 2008 ): entourer la planète de câbles supraconducteurs. L'illustration ci-dessous montre un schéma d'un tel projet pour la Terre.



Le plus long des 40 000 km de câbles pesant 15 millions de tonnes avec un refroidissement à l'azote liquide générera un champ magnétique de 7,1 Tesla.

Cependant, ce projet semble encore plus inhabituel et difficile à mettre en œuvre.

Faisabilité

En effet, pour se protéger du vent solaire, un champ magnétique très faible suffit, comme sur Terre (25–65 μT en surface, un ordre de grandeur inférieur à celui d'un réfrigérateur).

Comme déjà indiqué, l'induction de 1 à 2 Tesla dans la région du bouclier martien n'est pas un gros problème. Mais la question se pose: quelle source d'énergie utiliser pour un bouclier magnétique? Peut-être pour placer plusieurs satellites avec des générateurs nucléaires au point de Lagrange? Encore une fois, par rapport aux systèmes d'IRM, la consommation d'énergie d'une IRM à champ élevé avec un aimant supraconducteur peut atteindre 35 kW. Probablement, plus de carburant est nécessaire pour les moteurs de manœuvre, de sorte que la station avec le bouclier conserve sa position exacte au point L1.

Un générateur local nécessitera moins d'induction et moins de consommation d'énergie, la proposition d'Elon Mask semble donc tout à fait réalisable.