Dans une partie précédente nous avions vu les besoins de la plante et ses conditions de développement. Désormais, nous allons concevoir des dispositifs à mettre en place sur Mars afin que nos lentilles ne manquent de rien.

Tout d’abord, la plante a besoin de lumière et d’un climat à environ 20°C. Pour cela, il faudra que les astronautes installent des panneaux solaires thermiques pour chauffer la pièce et des panneaux photovoltaïques. Les panneaux solaires thermiques transforment la lumière en chaleur. Pour cela, les rayons du soleil passent d’abord par une plaque de verre transparente à la lumière. Sous ce verre, un absorbeur noir (plaque de métal recouverte d’une fine couche de chrome) absorbe 80 à 90% des rayons lumineux. L’absorbeur transforme ces rayons lumineux en chaleur, grâce au transfert thermique par rayonnement. En s’échauffant, l’absorbeur émet des infrarouges. Ces infrarouges sont bloqués entre la plaque de métal et la plaque de verre, c’est le principe de l’effet de serre. Ainsi, l’air entre les deux plaques s’échauffe et améliore le rendement. Ce type de panneau solaire maintiendra une température constante pour le bon développement de la plante.

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Auprès de ces panneaux solaires thermiques sera installé des panneaux solaires photovoltaïques. Les panneaux solaires photovoltaïques, parfois appelés photoélectriques, transforment la lumière en électricité. Ces panneaux sont donc les plus répandus mais aussi les plus complexes.
Ces panneaux sont tout simplement un assemblage de cellules photovoltaïques, chacune d'elles délivrant une tension de 0.5V à 0.6V. Elles sont donc assemblées pour créer des modules photovoltaïques de tension normalisée comme 12V.

La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium : 
- une couche dopée avec du Bore qui possède moins d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée positivement (zone P).
- une couche dopée avec du Phosphore qui possède plus d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée négativement (zone N).
Lorsqu'un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron, modifiant les charges électriques. C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaïque. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une différence de tension électrique est ainsi créée.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Il existe 3 types de cellules photovoltaïques, qui varient selon la qualité du silicium :
- les cellules monocristallines possède un rendement est très bon (15 à 22%) mais le coût de fabrication est élevé.
- les cellules polycristallines sont moins chères à fabriquer mais le rendement est un peu moins bon (10 à 13%).
- les cellules amorphes ont un coût très faible mais le rendement l'est aussi (5 à 10%). Un rendement de 10% signifie que pour une puissance de 1000 W qui arriverait sur le panneau, celui-ci produirait 100 W.

Un panneau constitué de 20 cellules photovoltaïques va donc délivrer une tension U de 12V, et cela quelque soit l'ensoleillement. Mais pour faire fonctionner des appareils électriques, c'est la puissance P (en Watt) qui détermine l'énergie électrique. Et P=U×I, c'est donc l'intensité du panneau qui va déterminer l'énergie électrique. Et c'est l'intensité qui varie en fonction de l'ensoleillement. 

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En raison du peu d’atmosphère qu’il y a sur Mars, nos plants de lentilles seront installés à proximités des habitations des astronautes dans des habitacles pressurisés et sous serre. Une serre est une structure close qui permet de cultiver un potager, protéger les plantes et réaliser les semis et les boutures en créant un microclimat dont nous avons la maîtrise. Nous pourrons ainsi gérer la nature et les saisons. Celle-ci a besoin d’un apport énergétique régulier. C’est pour cela que nous utilisons des panneaux solaires. La serre pourrait aussi protéger les lentilles des radiations cosmiques susceptibles d'endommager l'ADN des plantes.

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En ce qui concerne l’hydratation des cultures de lentilles, plusieurs possibilités s’offrent bien qu’il y en ait certaines qui soient plus propice à la réalisation du projet. Nous pourrions en premier lieu apporter de la Terre jusqu’à Mars l’eau nécessaire dans le vaisseau spatial, bien que cela soit excessivement onéreux et inenvisageable sur le long terme. Aussi, en s’inspirant du film Seul sur Mars, faire brûler de l’oxygène et de l’hydrogène serait une potentielle option. Seulement ceci serait beaucoup trop dangereux. Après maintes recherches, des scientifiques ont prouvés qu’il existait des couches de glace aux pôles sous l’épaisse strate de poussière. La solution serait donc de forer le sol pour récupérer celle-ci. Mais il y a peu de chances que cette eau soit potable à l’état naturel. Les perchlorates (anion de formule CIO4- principalement présent dans les sels) sont omniprésents sur Mars et les sols en contiendraient entre 0,5 et 1%, soit un taux clairement toxique pour l’homme. En bref, si on faisait fondre cette eau, on se retrouverait avec une eau riche en perchlorates et d’autres bactéries. Le processus de désalinisation nécessiterait une grande quantité d’énergie. Ce moyen serait donc inexploitable à long terme.

Ainsi, les vingt ans de recherches menées par la NASA sur les systèmes de survie sur Mars s’avèreront utiles. La Station spatiale internationale dispose d’un processeur qui « recycle l’urine et la transforme, à hauteur de 80%, en eau potable ». En conclusion, les astronautes purifieront leur urine afin d’arroser les cultures de lentilles.

L'urine provenant directement des deux WC de la station est d'abord brumisée et injectée dans un cylindre rotatif à grande vitesse, qui en extrait la vapeur d'eau par centrifugation. Elle est ensuite soumise à un processus de distillation sous haute pression, qui fournit un liquide presque pur, ce que la Nasa appelle pudiquement un « distillat épuré d'urine ».

Mais l’on considère que ce n'est pas encore assez propre. Ce distillat est alors combiné avec d'autres sources d'eaux usées résiduelles, comme l'humidité extraite de l'air de la station, essentiellement produite par la transpiration et la respiration des astronautes. Celles-ci traversent un filtre à particules et différentes couches de matériaux absorbants semblables à ceux habituellement utilisés dans l'industrie du traitement des eaux sur Terre.

Enfin, le liquide obtenu est alors chauffé, puis de l'oxygène pur est injecté afin de provoquer l'oxydation des composés organiques. Une ultime précaution est alors à prendre, de l'iode est ajouté afin d’éliminer un éventuel microbe qui aurait échappé à ces traitements...

Il s'agit du premier dispositif de la sorte utilisé dans l'espace. Ainsi, il faudra prévoir un dispositif qui relira l'eau transformée à des tuyaux d'arrosage automatique en dessous de la serre pour arroser nos lentilles à des moments précis.

Aussi, les cultures auront besoin d’engrais pour être plus riche en nutriments et pousser plus vite. Pour cela, les astronautes utiliseront leurs excréments qui feront office de fumier pour le bon développement de la plante.

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Depuis 2013 Wieger Wamelink, un chercheur néerlandais, c'est spécialisé sur la question des plantes sur Mars. Il a donc tenté et réussi à faire pousser des légumineuses ainsi que des tomates dans un sol pseudo-martien comme nous souhaitions le faire ( ce qui fut impossible à notre niveau). la question est ces légumes sont ils consommmables ? Après plusieurs analyses il s'est révélé que non (car il y a de l'arsenic, du mercure ou du plomb dans les légumes) mais une solution à été proposée : purifier le sol grâce à d'autres végétaux comme la violette qui est capable d'extraire des métaux lourds.

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