Mars est l'une des planètes du système solaire.
Dans ce sujet, nous allons étudier certains aspects concernant un éventuel voyage habité vers Mars.
La planète Mars
1. Le système solaire
Parmi les propositions suivantes, quelle affirmation est correcte ?
L'affirmation qui est correcte est : Les planètes, comme la Terre et Mars, tournent autour du Soleil.
2. Durée d'une mission vers Mars
Le scénario illustré ci-contre est envisagé pour une mission martienne : l'équipage décollerait de la Terre et se poserait sur Mars après 180 jours de voyage, séjournerait 550 jours sur le sol martien, puis redécollerait vers la Terre pour un trajet retour d'une durée égale à celle du trajet aller.
Parmi les propositions suivantes, laquelle décrit correctement les différentes étapes ?
Les différentes étapes de cette mission sont les suivantes :
- Étape 1 : Décollage de l'équipage de la Terre, point Z
- Étape 2 : Atterrissage sur Mars, point H
- Étape 3 : Décollage du sol de Mars, point E
- Étape 4 : Retour sur Terre, point V
Quelle est la durée totale de cette mission martienne ?
Les durées des différentes étapes sont les suivantes :
- 180 jours pour l'aller
- 550 jours pour le séjour
- 180 jours pour le retour
La durée totale de cette mission martienne est donc :
180 +550+180 = 910 \text{ jours}
Ressources en eau et en dioxygène sur Mars
Les quantités d'eau et de dioxygène pour une si longue mission seraient trop importantes pour être embarquées depuis la Terre. On pourrait cependant les produire sur place en faisant réagir du dihydrogène embarqué avec du dioxyde de carbone prélevé dans l'atmosphère martienne, puis en transformant une partie de l'eau produite, les équations des réactions associées aux deux transformations sont :
\ce{CO2} + 4 \ce{H2} \ce{->} \ce{CH4} + 2 \ce{H2O}
2 \ce{H2O} \ce{->} 2 \ce{H2} + \ce{O2}
Qu'est-ce qui permet de justifier que ces deux transformations sont bien des transformations chimiques ?
Dans ces équations, on observe que :
- des réactifs sont consommés (\ce{CO2}, \ce{H2} pour la première équation et \ce{H2O} pour la deuxième) ;
- des produit sont formés (\ce{CH4}, \ce{H2O} pour la première équation et \ce{H2}, \ce{O2} pour la deuxième).
Il s'agit donc bien de transformations chimiques.
Du méthane \ce{CH4} est produit lors de la première transformation.
Quels sont le nom et le nombre de chaque atome constituant une molécule de méthane ?
Extrait de la classification périodique des éléments
La molécule de méthane \ce{CH4} est composée de :
- 1 atome de carbone
- 4 atomes d'hydrogène
Communication entre Mars et la Terre
D'après les documents suivants, quelle est la durée entre l'émission d'un message radio depuis Mars et sa réception sur Terre, pour une mission martienne se déroulant en 2031 ?
Expliquer alors pourquoi la distance entre l'équipage sur Mars et la Terre poserait problème en cas d'urgence.
Graphique représentant l'évolution de la distance Terre-Mars en fonction de l'année
Données :
Unité astronomique (u.a.) : 1 \text{ u.a.} = 150\ 000\ 000 \text{ km}
Vitesse de propagation des signaux radio : v = 300\ 000 \text{ km/s}
À l'aide du graphique, on détermine la distance Terre-Mars en 2031 :
La distance Terre-Mars, d, sera donc de 1,9 unité astronomique, ou 1,9 u.a.
Or, 1 \text{ u.a.} = 150\ 000\ 000 \text{ km}, d'où :
d=\dfrac{1{,}9 \times 150\ 000\ 000}{1}
d=285 \ 000 \ 000 \text{ km}
On peut maintenant calculer la durée entre l'émission d'un message radio depuis Mars et sa réception sur Terre, celui-ci se déplaçant à la vitesse de la lumière v=300 \ 000 \text{ km/s} :
v=\dfrac{d}{\Delta t} \Leftrightarrow \Delta t=\dfrac{d}{v}
\Delta t=\dfrac{285 \ 000 \ 000}{300 \ 000}
\Delta t=950 \text{ s}
Soit :
\Delta t=15 \text{ min} \ 50 \text{ s}
Cette durée est trop grande, ce qui explique pourquoi la distance entre l'équipage sur Mars et la Terre poserait problème en cas d'urgence.