Vivre sur Mars ? Grâce à la réalité virtuelle, les architectes ouvrent la voie des projets martiens.

Par Kim O’Connell
- 21 Avr 2017 - 7 min De Lecture
La base virtuelle de Mars City. Avec l’aimable autorisation de l’agence KieranTimberlake.

Si une agence d’architecture a de la chance, elle peut faire d’une pierre deux coups sur un seul projet : en privilégiant par exemple la protection du patrimoine et le rendement énergétique. Une équipe de projet de chez KieranTimberlake, basée à Philadelphie aux États-Unis, veut pour sa part atteindre quatre objectifs ambitieux dans son projet d’idée intitulé « Défi pour le fonctionnement des installations de Mars City » (Mars City Facility Ops Challenge).

Les architectes Fátima Olivieri, Efrie Friedlander et Rolando Lopez ont fait équipe avec l’Institut américain des sciences du bâtiment (NIBS), la NASA et l’Institut de recherche sur l’apprentissage total (TLRI) pour créer une ville martienne virtuelle totalement fonctionnelle. Ce projet pourrait remporter de multiples récompenses.

Kerry Joels, président de l’institut et ancien physicien de la NASA, et l’agence KieranTimberlake voulaient premièrement combler le fossé de compétences de la main-d’œuvre future dans les sciences, la technologie, l’ingénierie et les mathématiques, domaines que les anglophones regroupent sous l’acronyme « STEM » (mot qui signifie « tige » en anglais et évoque l’idée de tronc commun), et plus particulièrement dans l’architecture et la gestion des installations. Ils voulaient ensuite se servir du projet pour tester les processus de création en réalité virtuelle au sein de l’agence. Troisièmement, Kerry Joels et les architectes souhaitaient obtenir des financements pour construire, sur Terre, une base spatiale du type de Mars City. Le quatrième objectif était d’effectuer des recherches approfondies et de produire des esquisses de projet qui pourraient un jour servir d’étude préliminaire à un vrai projet de base martienne.

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Un espace public dans la base virtuelle de Mars City. Avec l’aimable autorisation de l’agence KieranTimberlake.

Située à une distance moyenne de 228 millions de kilomètres de la Terre, Mars est une destination lointaine qui reste toutefois assez proche de nous pour justifier le projet de colonisation qu’on évoque depuis maintenant plusieurs décennies. Son climat est hostile et inhabitable pour les humains, mais on possède une bonne connaissance de sa surface rocheuse et on sait que l’eau y est présente, ce qui ouvre le champ des possibles. Elon Musk fait partie des éminents spécialistes de la question qui pensent que la colonisation de Mars aura lieu au cours du siècle prochain.

Ce projet de ville martienne a commencé dans les années 2000, grâce à des subventions de la NASA qui visaient à créer un programme d’études « STEM ». Ces subventions ont permis à l’institut de créer le projet du Défi pour le fonctionnement des installations martiennes, un système fonctionnant avec un système de tableau de bord (dashboard) faisant appel à l‘intelligence artificielle, au sein duquel des groupes d’étudiants collaborent à la résolution de problèmes de mécanique dans le cadre de chantiers martiens.

Une fois que l’agence KieranTimberlake a rejoint le groupe, ils ont amélioré le système au moyen d’une maquette numérique complète (réalisée sur Autodesk Revit) qui intègre les contraintes du site et de la lumière naturelle, les dispositifs mécaniques, les espaces de vie et bien plus encore. Ils ont ensuite intégré d’autres contraintes de construction liées à l’adaptation des conditions de vie sur une planète hostile.

« Il n’y a rien sur Mars. Il vous faudrait générer votre propre électricité et produire votre propre nourriture, rappelle Fátima Olivieri. Nous avons donc dû en tenir compte dans nos calculs de surfaces et dans la façon dont nous avons envisagé les conditions de vie. Par exemple, il faut pouvoir sortir, au moins une ou deux fois par jour, pour nettoyer la poussière qui se dépose sur les panneaux solaires. Sinon, il est impossible de générer de l’électricité. »

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L’architecte Rolando Lopez fait visiter Mars City à un lycéen, lors du Festival de science et d’ingénierie des États-Unis, à Washington D.C. Avec l’aimable autorisation de l’agence KieranTimberlake.

Dans le but de créer un habitat autonome pour 100 personnes, les architectes ont travaillé avec Kerry Joels pour déterminer quels matériaux et quelles technologies seraient les mieux adaptés au contexte martien, jusqu’à la forme même des bâtiments, d’apparence sphérique. « Quand les choses n’étaient pas tout à fait parfaites, Kerry Joels n’y allait par quatre chemins, raconte Efrie Friedlander. Il nous disait, “cette forme ne marchera pas, car vu les contraintes de pressurisation, on ne peut pas se permettre d’avoir des coins”. Nous retournions à nos esquisses et redessinions le projet en éliminant les angles. »

Les architectes ont également cherché à dépasser la conception habituelle de l’habitat spatial, telles que les limites contraignantes de la Station spatiale internationale, avec des couloirs remplis de boutons et de tubes sans rapport avec l’environnement extérieur et dont la fonction est le travail plutôt que la vie quotidienne ou les loisirs. Le projet de Mars City, en revanche, cherche à équilibrer les espaces publics et privés et tient compte des leçons d’architecture terrestre, tirées de la façon dont les gens aiment interagir.

« Dans le projet d’origine [qui date d’avant les subventions de la NASA], les espaces étaient renfermés et peu hiérarchisés. Or, nous ne voulions pas d’une bulle qui soit un endroit déprimant pour les gens qui allaient y vivre pendant une durée indéfinie, précise Rolando Lopez. Nous avons donc cherché à créer une ambiance différente dans le couloir, avec des ouvertures à certains emplacements, qui permettent de s’orienter et d’observer le paysage ».

La collaboration entre la Gilbane Building Company et le bureau d’études techniques fluides et CVC Travis Alderson Associates, mais aussi les contributions de l’Institut américain des sciences du bâtiment et de l’Association internationale de gestion d’installations ont joué un rôle crucial. Grâce à ces partenaires, l’agence KieranTimberlake a pu prendre en compte des données concernant les exigences des dispositifs mécaniques en fonction de leur comportement sur Terre, et les a transférées dans le monde virtuel.

Une simulation de Mars City, par l’agence KieranTimberlake, sur Vimeo.

En l’état, Mars City est devenu un jeu éducatif que plus de 1 200 élèves du secondaire ont testé (la démonstration la plus récente a eu lieu lors de la conférence 2017 de l’Institut américain des sciences du bâtiment). En utilisant des casques de réalité virtuelle, les jeunes peuvent parcourir les lieux, jouer avec différents scénarios de maintenance et tester des solutions.

Pour eux, comme pour l’équipe de projet, c’est une occasion fascinante de voir comment des pannes pourraient se produire sur Mars. « Dans un bâtiment terrestre, si un problème survient au niveau d’une porte, ce n’est pas forcément grave, observe Fátima Olivieri, mais dans un environnement martien pressurisé, cela peut s’avérer mortel tout le groupe ».

Pour mettre au point l’imagerie de l’environnement virtuel, l’équipe a travaillé en combinant Autodesk Live, 3ds Max et Stingray, ce qui a permis d’affiner divers aspects, comme la couleur du terrain ou le détail des combinaisons spatiales. Choisir les matériaux exigeait de bien comprendre les avancées en matière de science des matériaux, ainsi qu’une capacité à prévoir comment la technologie pourrait évoluer au cours des prochaines décennies.

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Plan de la base virtuelle de Mars City. Avec l’aimable autorisation de l’agence KieranTimberlake.

« Si on construisait Mars City actuellement, la transparence des matériaux serait impossible, car on ne dispose pas d’une protection suffisante contre l’irradiation, explique Efrie Friedlander. Imaginons que le chantier commence d’ici une vingtaine d’années : existerait-il un matériau transparent disponible ? Nous avons tenu compte de ce genre de considération pour dessiner quelque chose de quasi réaliste, mais en essayant de prévoir ce qui sera disponible d’ici 20 ans. »

En attendant, l’objectif de Mars City éveille l’intérêt des jeunes pour la gestion d’installations, ce qui est très bien, car c’est un domaine dont l’importance ne cesse de croître. « Du point de vue générationnel, les bâtiments sont de plus en plus complexes, et donc de plus en plus difficiles à gérer, remarque Fátima Olivieri. Il faut qu’on commence à en tenir compte et qu’on acquiert la connaissance des technologies avancées présentes dans les bâtiments actuels et futurs ».

Avec un peu de chance, la prochaine phase du projet Mars City sera un espace de recherche physique, ici, sur Terre, qui complétera le programme virtuel. Il faudra s’en contenter encore quelques années, avant que les gens ne puissent effectivement commencer à bâtir et à vivre sur Mars, ou plus loin encore.

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