Conquête de l’espace : faut-il construire des cités volantes sur Vénus ?

« À la surface de Vénus, la pression est écrasante, les températures infernales. Prenez de l’altitude, et la pression se relâche, les températures refroidissent. Cinquante kilomètres au-dessus de la surface, à la base des nuages, la chaleur est tropicale, et la pression identique à celle de la Terre. Vingt kilomètres au-dessus, l’air se raréfie et le froid est polaire. Entre ces deux niveaux dérivent les dix mille cités flottantes de Vénus. »

– The Sultan of clouds

Dans sa nouvelle The Sultan of clouds (Le Sultan des nuages), l’auteur de science-fiction Geoffrey Landis imagine une société humaine installée au sein d’une cité lovée dans les nuages de Vénus. Mais Geoffrey Landis n’est pas seulement écrivain, il est également scientifique, membre de la Nasa. Son histoire est inspirée de travaux de recherches très sérieux qu’il a lui-même conduits, et qui explorent les possibilités d’installer une colonie humaine sur Vénus.

Les conditions de vie à la surface de Vénus se rapprochent des pires descriptions de l’enfer chrétien

Les nuages de Vénus

Coloniser Vénus ?

Coloniser Vénus ? L’idée semble a priori surprenante, pour ne pas dire absurde. Les conditions de vie à la surface se rapprochent des pires descriptions de l’enfer chrétien. Jugez plutôt : des températures tournant autour de 735 Kelvin, soit environ 425 degrés Celsius, une pression atmosphérique de 96 bar, équivalente à celle que l’on trouve à un kilomètre sous la surface de l’océan, d’épais nuages d’acide sulfurique ne laissant passer que très peu d’énergie solaire, et, pour couronner ce tableau idyllique, une atmosphère irrespirable composée à 96,5% de dioxyde de carbone et à 3,5% d’azote. Bref, un petit coin de paradis.

Cependant, comme l’écrit Landis dans sa nouvelle, il suffit de prendre un peu de hauteur pour changer radicalement de perspective. À une cinquantaine de kilomètres au-dessus de la surface, l’environnement de Vénus devient étrangement semblable à celui de la Terre. « L’énergie solaire est abondante, la gravité et la pression atmosphérique sont très proches de celle de la Terre, l’atmosphère épaisse offre une protection naturelle contre les radiations et contient les éléments nécessaires à la vie (carbone et oxygène). » détaille Christopher A. Jones, ingénieur en aérospatiale au centre de recherche Langley de la Nasa. Il a travaillé sur le projet HAVOC, évaluant la possibilité d’installer une colonie humaine sur Vénus.

L’atmosphère de Vénus constitue l’environnement le plus proche de la Terre dans notre système solaire.

Quelques difficultés demeurent, malgré tout : les températures restent élevées, autour de 75°C, selon Christopher A. Jones, et l’atmosphère contient toujours de l’acide sulfurique. Néanmoins, selon Geoffrey Landis, « les technologies permettant d’éviter la corrosion due à l’acide sont connues, et ont été employées par les chimistes depuis des siècles. En somme, l’atmosphère de Vénus constitue l’environnement le plus proche de la Terre dans notre système solaire. Bien que les humains ne puissent pas respirer l’atmosphère, il n’est en outre pas nécessaire de porter des combinaisons pressurisées. » Une dimension qui compte beaucoup pour la survie des colons hors de leurs vaisseaux ou de leurs habitacles, le moindre accroc dans une combinaison pressurisée pouvant être fatal.

En outre, pour Geoffrey Landis, Vénus présente un immense intérêt pour l’étude scientifique. « Par de nombreux aspects, Vénus peut être considérée comme le jumeau maléfique de la Terre. Un grand nombre de questions appellent encore une réponse : Vénus était-elle jadis une planète tempérée ? Avait-elle un océan ? Si oui, abritait-il la vie ? Qu’est-ce qui cause la super-rotation de l’atmosphère ? Quelle est la nature de la « neige » située au pic des montagnes de Vénus ? »

L’étude de cette planète pourrait ainsi nous permettre d’améliorer notre connaissance de la nôtre.

Atteindre les hauteurs

Très bien, mais comment atteindre les hauteurs habitables de Vénus ? Dans un premier temps, une équipe d’explorateurs pourrait sillonner l’atmosphère à bord d’une sorte de ballon dirigeable, comme l’explique Christopher A. Jones : « Pour notre étude, nous avons pris l’hypothèse d’une équipe de deux astronautes vivant, pour une durée de trente jours environ, dans une cabine attachée à un ballon dirigeable, avec de l’hydrogène pour soulever l’aéronef. Étant donnée la composition de l’atmosphère de Vénus, il n’y a pas de risque de combustion avec l’hydrogène, comme c’est le cas sur Terre. » Selon Geoffrey Landis, une équipe de chercheurs localisés dans un aéronef flottant dans les nuages pourrait en outre piloter à distance des robots chargés d’explorer la surface, bien trop hostile pour les humains.

Et à plus long terme, pourquoi ne pas construire des cités flottantes dans les nuages ? « La composition de l’atmosphère, principalement du dioxyde de carbone, et sa densité à 50km au-dessus de la surface impliquent que même un mélange respirable d’oxygène et d’azote est un gaz flottant », explique Christopher A. Jones. Ainsi, un habitacle flottant peut être entièrement rempli de gaz respirable, et donc entièrement habitable. Ce n’est pas le cas sur Terre, où le gaz permettant de soulever un ballon dirigeable n’est pas respirable.

Un habitacle flottant peut être entièrement rempli de gaz respirable, et donc entièrement habitable

De cette donnée, Geoffrey Landis conclut à la possibilité de construire des habitacles de très grandes tailles, et capables de supporter des charges importantes : « Une enveloppe sphérique d’un kilomètre de diamètres pourrait soulever 700 000 tonnes, soit deux Empire State Building. Une enveloppe de deux kilomètres de diamètre soulèverait 6 millions de tonnes. Ainsi, si l’installation est contenue dans une enveloppe remplie d’oxygène et d’azote, de la taille d’une petite ville, la masse qu’elle pourra soulever sera également équivalente à celle d’une petite ville. Le résultat serait un environnement aussi spacieux qu’une ville classique », affirme Geoffrey Landis.

« Un ballon rempli d’oxygène et d’azote peut flotter dans l’air épais de Vénus, et c’est exactement ce qu’étaient les légendaires cités en forme de dômes de Vénus : des ballons. Des structures géodésiques avec des supports de graphite frittés et un revêtement de polycarbonate transparent synthétisé depuis l’atmosphère de Vénus elle-même, chaque dôme d’un kilomètre de diamètre portant facilement une ville d’une centaine de milliers de tonnes. »

– The Sultan of clouds

Les dirigeables

Et si certains songent immédiatement au dirigeable Hindenburg explosant dans une gerbe de flammes, Geoffrey Landis affirme que ces habitacles seraient en réalité très sûrs. « L’enveloppe porteuse n’a pas besoin de résister à un différentiel de pression significatif. Comme à cette altitude, la pression extérieure est d’environ un bar, la pression atmosphérique à l’intérieur de l’enveloppe serait identique à celle de l’extérieur. L’enveloppe serait naturellement construite dans un matériau résistant, avec une forte tension pour porter la charge conséquente. Étant donné l’absence de différentiel de pression entre l’intérieur et l’extérieur, même en cas de déchirure importante dans l’enveloppe, il faudrait des milliers d’heures pour perdre une quantité significative de gaz, laissant largement le temps d’effectuer une réparation. Pour des questions de sécurité, l’enveloppe serait également composée de plusieurs unités individuelles distinctes. »

Selon le scientifique, les colons pourraient aussi compter sur de nombreuses ressources naturelles. « L’énergie solaire est abondante sur Vénus. Une colonie permanente aurait également besoin d’avoir accès aux ressources nécessaires à la vie humaine et à l’élaboration des serres susceptibles de produire de la nourriture et de l’oxygène. Or, l’atmosphère de Vénus est parfaite pour cela. Dioxyde de carbone et azote sont, nous l’avons dit, largement présents. En ajoutant de l’hydrogène récolté à partir des gouttelettes d’acides sulfuriques condensées dans l’atmosphère, les éléments basiques nécessaires à la survie humaine sont tous présents. »

Vivre dans des cités volantes limite les possibilités de travaux de construction

Enfin, Geoffrey Landis affirme que de nombreux matériaux de construction, silicium, fer, aluminium, magnésium et calcium, entre autres, peuvent être minés à la surface de Vénus.

Néanmoins, et c’est certainement l’une des principales difficultés que présente ce projet, la nécessité de vivre dans des structures flottantes en hauteur laisse peu de liberté pour réaliser des travaux de construction. Ces structures, et la plupart des installations nécessaires à la vie sur place, devraient, dans un premier temps, du moins, être importées.

« Dans la première phase de l’installation, tous les éléments structurels devraient être envoyés depuis la Terre. Certaines composantes essentielles à la vie pourraient être manufacturées depuis l’atmosphère, notamment l’oxygène, pour respirer, mais pour les métaux, plastiques et autres matériaux, il faudrait vraisemblablement un long moment avant de pouvoir les manufacturer depuis Vénus. » affirme Christopher A. Jones. Cela laisserait peu de flexibilité aux colons vénusiens, sans parler des difficultés techniques et logistiques qu’implique l’importation des cités flottantes depuis la terre et leur installation dans l’atmosphère de Vénus.

En outre, se mouvoir en dehors des cités flottantes serait également un défi, comme l’explique le chercheur : « Les deux principaux défis pour se mouvoir entre les structures flottantes, qui représentent également des défis pour l’importation de n’importe quelle structure, sont la température et l’acide sulfurique dans l’atmosphère. Composer avec la température représente une difficulté certaine. Il faudrait des combinaisons spatiales capables de maintenir les individus en vie malgré la température extérieure de 75°C. L’acide pourrait être plus facile à gérer. Une expérience que nous avons menée prouve que le teflon est capable de supporter l’exposition au niveau d’acide sulfurique présent dans l’atmosphère durant trente jours sans dégradation remarquable. »

En raison de ces difficultés, Vénus n’est pour l’heure pas une priorité pour la Nasa, bien que le cas demeure à l’étude dans l’éventualité d’évolutions futures. Les explorateurs en herbe (anglophones) impatients de visiter Vénus pourront en attendant se rabattre sur la nouvelle de Geoffrey Landis.

« Même les nuages coopéraient. La fine brume des nuages supérieurs filtrait la lumière du soleil, de sorte que l’intensité de celle-ci était légèrement inférieure à la constante solaire terrestre. Hypatia n’était pas la plus grande des cités flottantes, mais c’était certainement la plus riche, une cité hérissée de bâtiments hélicoïdaux et de dômes dorés, avec de grands espaces et des jardins élaborés. Sous le dôme d’Hypatia, les architectes mettaient tout leur talent à nous faire oublier que nous étions encapsulés dans un univers clos. »

– The Sultan of clouds

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