Construire des habitats martiens pourrait être plus efficace avec des bactéries

La Lune était la cible de la course spatiale des années 1960, et aujourd’hui elle est de nouveau au centre de l’attention de la nouvelle course à l’espace entre les USA et la Chine. Mais quoi qu’il en soit du nombre de bases lunaires construites, ou même si une infrastructure industrielle complète pour un projet spatial était créée sur le satellite de la Terre, elle restera un lieu irradié, hostile et sans air, hostile à la vie humaine.

En revanche, malgré sa distance beaucoup plus grande et ses conditions difficiles, Mars est la planète du système solaire la plus susceptible de connaître un jour une tentative réussie de colonisation. Cela s’explique par le fait que la planète possède déjà une atmosphère, qu’il a récemment été révélé qu’elle était riche en eau sous terre, et qu’elle pourrait contenir de vastes réserves de CO2 qui pourraient être utilisées pour rendre l’atmosphère plus dense.

Par ailleurs, il semble également que la planète rouge ait pu abriter la vie dans le passé lointain, ou pourrait même abriter aujourd’hui une vie bactérienne sous terre. Et certaines des espèces les plus résistantes de la Terre, comme le mousse et le lichen, pourraient même y survivre.

Et c’est vraiment le cœur du problème. Mars est hostile, mais possède les ressources et les conditions où une légère modification pourrait la rendre viable pour la vie, un processus appelé « terraformation ». Par exemple, poussière martienne composée de nanorods de fer pourrait être utilisée pour augmenter la température juste assez pour que la vie microbienne prospère.

Cependant, toute proposition de terraformation reposant sur des mégaprojets orbitaux (miroirs orbitaux, bouclier magnétique artificiel) ou sur l’exploitation de millions de tonnes de matériaux impliquerait également une population locale massive capable de soutenir un tel mégaprojet, une population qui aurait du mal à survivre dans cet environnement hostile dès le départ.

C’est pourquoi d’autres chercheurs se tournent vers des « machines » auto‑réplicantes, plus communément appelées microbes, afin de commencer à fournir aux premiers colons les matériaux nécessaires avant que la terraformation ne joue un rôle sérieux.

L’organisation de recherche à but non lucratif Pioneer Labs a annoncé qu’a créé le « premier microbe pour Mars » qui pourrait fournir à la première colonie martienne un approvisionnement abondant d’espace habitable avant que le premier humain ne pose le pied sur la planète.

« Nous avons trouvé le meilleur microbe sur Terre et avons utilisé l’évolution pour lui apprendre à obtenir tous ses nutriments directement à partir de matériaux martiens. Les premiers astronautes seront accueillis dans un abri sûr déjà rempli d’eau, d’oxygène et de carburant de fusée pour le voyage de retour. »

Erika Alden DeBenedictis – PDG de Pioneer Labs

Pioneer Labs a publié ses travaux dans un article scientifique intitulé « Mars Seed : une architecture de référence pour la bioproduction d’habitats à partir des ressources martiennes ». L’idée est de transformer biologiquement les ressources martiennes en bioplastique polyhydroxybutyrate (PHB), avec l’atterrissage d’une seule fusée de la taille d’un Starship suffisant pour fournir les matériaux de la base martienne initiale.

Quelle quantité de matériau pour une base martienne

Systèmes de lancement à forte capacité tels que ceux de SpaceX (SPCX ) Starship pourrait augmenter considérablement la cargaison disponible pour les futures missions lunaires et martiennes. Cependant, livrer de lourdes charges utiles à la surface de Mars nécessite encore des capacités telles que le ravitaillement en vol, le transport interplanétaire fiable et l’atterrissage sécurisé d’équipements lourds.

Une mission humaine vers Mars nécessiterait également une approche logistique différente de celle d’Apollo. Le voyage dure plusieurs mois, et l’infrastructure de surface doit soutenir l’équipage pendant toute la durée de son séjour. Produire localement de l’eau, de l’oxygène, des matériaux de construction et, potentiellement, du carburant de retour pourrait réduire la quantité à transporter depuis la Terre.

Une option consiste à amener sur Mars tout ce dont les astronautes auront besoin : abri, production d’énergie, nourriture, etc. Dans cette perspective, au maximum, l’eau et l’oxygène pourraient être produits localement, un processus appelé « utilisation des ressources in situ » (« ISRU »).

Les architectures de missions existantes intègrent déjà la livraison avancée de cargaisons et la production locale de ressources. L’article Mars Seed examine la 2026 National Academies science strategy, y compris sa campagne 30‑Cargo‑300, qui combine une première visite courte à la surface, une mission de cargaison, puis une mission habitée de longue durée. De telles approches illustrent pourquoi l’infrastructure pourrait devoir fonctionner sur plusieurs fenêtres de lancement avant de soutenir une présence humaine prolongée.

En plus d’être intensifs en vaisseaux et cargaisons, ces méthodes seraient également mal évolutives, chaque mission ultérieure ou présence humaine accrue nécessitant de plus en plus de vaisseaux cargo transportant des habitats préfabriqués et d’autres matériaux.

Bioproduction sur Mars

Microbes avant les machines

Au lieu d’une machinerie complexe, Pioneer Labs travaille sur « Mars Seed ». Comme l’indique le nom, l’idée est qu’un vaisseau initial livre une « graine » biologique qui pourra ensuite produire un approvisionnement continu pour les futures missions martiennes. Idéalement, de telles solutions ne nécessiteraient aucun nutriment fourni depuis la Terre, et la purification des bioproduits ne demanderait aucun consommable tel que la résine, contrairement à la plupart des méthodes de bioproduction proposées par le passé.

« Une architecture de référence de bout en bout est nécessaire, couvrant chaque étape depuis les ressources martiennes jusqu’au produit purifié, et pouvant établir un cadre pour calculer quand le déploiement du système complet devient préférable à l’expédition du produit lui‑même. »

Pioneer Labs affirme avoir créé exactement ce concept, avec 20 tonnes de cargaison envoyées sur Mars, suffisantes pour produire 870 m² d’espace habitable.

De tels habitats pourraient durer des années, voire des décennies, et être faciles à réparer ou à entretenir avec un approvisionnement supplémentaire en bioplastique. Et surtout, ils pourraient fonctionner pendant des années, voire des décennies, avec un besoin minimal de nouveaux équipements.

« La production peut ensuite se poursuivre sans réapprovisionnement, limitée uniquement par la durée de vie de l’équipement. La bio‑fabrique Mars Seed établit un processus de construction d’habitats évolutif, permettant de prioriser les charges utiles scientifiques et autres consommables lors des lancements ultérieurs. »

Ainsi, non seulement ce design pourrait fournir un espace suffisant pour un atterrissage initial sur Mars, mais l’infrastructure qu’il crée peut être réutilisée pendant des années et continuera à fabriquer davantage de matériaux pour des extensions futures.

Source : Pioneer Labs

Une infrastructure en deux étapes

La première partie du Mars Seed n’est pas totalement différente des autres initiatives d’utilisation des ressources in situ (ISRU), avec 20 tonnes métriques d’équipement atterrissant sur un site de latitude moyenne sur Mars, près de dépôts de glace peu profonds.

La partie « abiotique » comprend des systèmes robotiques pour décharger la cargaison et installer un réacteur nucléaire à fission de 40 kWe, qui fournit l’énergie nécessaire à l’assemblage du reste des installations. Quelques autres installations sont également mises en place :

• A Rodriguez /Rodwell well est creusé pour créer un approvisionnement constant en eau.
• Un système d’électrolyse (alimenté par le réacteur nucléaire) transforme le CO₂ atmosphérique en oxygène et en acétate.
• Le régolithe martien (roches de surface) est excavé robotiquement et lixivié afin d’extraire des nutriments tels que l’azote, le phosphore, le soufre et les oligo‑éléments. Cela devrait nécessiter 800 kg de régolithe par jour.

Source : Pioneer Labs

Cette étape implique environ 90 jours pour mettre en place l’ensemble de l’opération.

Ensuite, quatre bioréacteurs de 1 000 litres, chauffés et pressurisés, sont remplis de ce substrat de nutriments, d’acétate et d’eau, puis inoculés avec un microbe génétiquement modifié.

Source : Pioneer Labs

Le microbe génère un polymère de bioplastique, qui est séparé du milieu liquide restant.

La culture bactérienne est séparée en biomasse bactérienne, qui est mélangée au régolithe et imprimée pour former une coque épaisse, ensuite enterrée sous deux mètres de régolithe pour la protection contre les radiations et la chaleur.

Le plastique extrait et purifié est imprimé en 3D pour former une doublure sous pression qui scelle l’habitat humain futur de l’extérieur.

Source : Pioneer Labs

Parallèlement à la lixiviation des nutriments, les 3 200 kg/jour requis impliquent une capacité robotique de déplacement de 4 tonnes de régolithe par jour, ce qui est compatible avec la capacité de rovers déjà conceptualisés comme l’Astrolab FLEX ou le RASSOR de la NASA.

Rapide et efficace

Le premier habitat devrait être construit après seulement 210 jours. Après environ 50 mois terrestres (1 500 sols) d’opération, ce processus produit 870 m² d’espace habitable.

En général, la NASA considère qu’un habitat suffit pour deux personnes avec environ 35 m² par personne, ce qui rend les 870 m² de surface adéquats pour un équipage relativement important de 20 à 24 personnes.

Il est également efficace en termes d’utilisation énergétique, le réacteur nucléaire de 40 kWe générant 130 kW de chaleur résiduelle, utilisée pour maintenir les bioréacteurs au chaud et faire couler le puits avec de la glace fondue.

De même, la production d’acétate pour nourrir les bactéries crée un excédent d’oxygène, qui peut être stocké en vue de l’arrivée des astronautes. C’est supérieur au design original MOXIE  (Mars Oxygen In‑Situ Resource Utilization Experiment) pour produire de l’oxygène sur Mars, qui traite le CO généré comme un déchet, alors qu’ici il est utilisé pour produire de l’acétate et de l’oxygène.

Dans l’ensemble, l’électrolyse est de loin la partie la plus énergivore du processus, chaque autre opération ne consommant qu’un tiers de l’énergie totale requise.

Source : Pioneer Labs

La purification du plastique peut être réalisée avec du CO₂ supercritique, une molécule constituant la majeure partie de l’atmosphère martienne.

Enfin, la lixiviation des nutriments du régolithe est également assez simple et ne nécessiterait qu’un brassage du mélange, consommant seulement 0,5 kW sous gravité martienne.

Source : Pioneer Labs

Dans l’ensemble, chaque composante du projet Mars Seed repose sur des technologies connues et s’appuie sur des machines existantes ou des prototypes déjà créés, réduisant considérablement le risque lié à des technologies nouvelles et non testées.

C’est également une conception remarquablement « efficace en masse », le réacteur nucléaire étant le composant le plus volumineux, un type de machine qui devrait de toute façon être expédié pour fournir aux astronautes de l’énergie pour l’électricité, le chauffage, la production alimentaire et la production de carburant.

Source : Pioneer Labs

L’échelle adéquate

Ce niveau d’efficacité place le Mars Seed dans une catégorie à part lorsqu’il s’agit de créer des habitats martiens.

Par exemple, une alternative pourrait consister à envoyer un système d’énergie nucléaire de 1 000 kg, la robotique nécessaire pour le mélange et l’extrusion du régolithe, avec une masse totale de 6 500 kg. La masse restante, jusqu’à 20 000 kg, pourrait être utilisée pour lancer du polymère brut, ce qui suffirait pour 800 à 1 200 m² de surface habitable.

Source : Pioneer Labs

Mais le Mars Seed, en comparaison, peut obtenir ce résultat en 1 400, et puis continue à produire 2 100 m² de surface habitable sur une période de dix ans, l’équivalent de l’envoi de 43 000 kg d’infrastructure d’extrusion et de matériaux polymères sur Mars.

La production continue contribue également à offrir davantage de flexibilité, par exemple en fournissant du matériau pour des réparations ou de petites extensions.

Alternativement, la conception modulaire du système permet également de créer un « mini‑Mars Seed », ne générant que 210 m² d’espace au sol pour un équipage de six personnes avec seulement 40 % de la masse du Mars Seed. Cela n’utiliserait qu’une fraction du poids et de la puissance de la conception initiale, libérant ainsi ces ressources pour d’autres applications.

Source : Pioneer Labs

Réaliser le projet

Créer les bonnes bactéries

L’équipe de Pioneer Labs a commencé avec Cupriavidus necator, une bactérie capable d’accumuler des polymères bioplastiques tels que les polyhydroxyalcanoates (PHA) jusqu’à environ 90 % de la masse cellulaire sèche en seulement 24 à 48 heures (comme forme de stockage d’énergie biologique).

Une souche de ce microbe, spécialement sélectionnée pour son adaptation aux conditions martiennes et sa croissance en consommant de l’acétate, a été retenue. Elle a été cultivée avec succès dans des conditions similaires à Mars dans un bioréacteur de 550 kg doté d’une coque extérieure de trois millimètres en acier inoxydable 316, de pompes, d’instrumentation et d’un châssis en fibre de carbone.

Un élément important est également que cette bactérie serait totalement incapable de survivre en dehors du bioréacteur.

“Nous avons choisi un organisme qui serait extrêmement utile lorsqu’il est nourri par les humains et cultivé à l’intérieur d’un bioréacteur sur Mars, mais qui n’a absolument aucune chance de croître à l’extérieur. Nous avons même mesuré à quel point ce microbe serait mort s’il s’échappait des limites de son bioréacteur. sPL.001 est rapidement stérilisé par exposition aux conditions sévères de Mars”

C’est important car nous ne savons toujours pas si des formes de vie non indigènes existent sur Mars. Ainsi, éviter toute contamination reste une politique stricte de la NASA.

“sPL.001 est un outil utile pour les humains dans le cadre de la vie sur Mars, mais n’a aucune chance de terraformer Mars par lui‑seul. Lorsque l’humanité terraforme Mars, il est important que cela se fasse de façon intentionnelle, et non par accident.”

Faire aux problèmes martiens

Les bioréacteurs sont conçus pour protéger les bactéries du froid, de la basse pression et des radiations qui rendent la surface de Mars mortelle même pour des organismes aussi résistants.

Cependant, la conception devait prendre en compte un autre risque : perchlorates. Ces composés sont fortement oxydants et sont souvent cités comme la raison pour laquelle le sol martien est « toxique ». Il est vrai que la plupart des plantes auraient du mal à s’adapter à la concentration présente dans le régolithe martien.

Cependant, le Mars Seed prévoit de mélanger 400 g de régolithe avec un litre d’eau ; cela créera une concentration non négligeable de perchlorates, mais pas une concentration que le microbe utilisé par Pioneer Labs ne puisse gérer (30 mM).

Un autre problème lié aux perchlorates pourrait être la quantité résiduelle dans le revêtement après purification. Pioneer Labs reconnaît qu’il s’agit d’un facteur inconnu et que des études supplémentaires pourraient être nécessaires pour vérifier que le produit final respecte les seuils de sécurité pour les humains.

Au‑delà des matériaux de construction

Sur Terre, la biofermentation est un ingrédient clé dans la production de nombreux produits chimiques et processus industriels.

La première amélioration pourrait être la production d’autres plastiques utiles, y compris à partir d’autres espèces bactériennes.

“Grâce à l’ingénierie génétique, C. necator peut produire un certain nombre de bioplastiques différents, tels que des PHA à chaîne plus longue ou des copolymères de PHA, comme le PLA, qui élargissent les propriétés physiques potentielles du matériau résultant pour inclure des polymères flexibles ou semblables à du caoutchouc.”

D’autres organismes pourraient également être utilisés pour produire des protéines recombinantes, de l’isopropanol, des terpènes, du 2,3‑butanediol et de l’acétone.

Une autre option pourrait consister à utiliser du sucre au lieu d’acétate comme matière première pour le bioréacteur. Cependant, cela nécessite la mise en place d’une ligne de production parallèle de sucre, soit par la culture d’algues, soit par un procédé chimique. De même, des microbes oxydant l’hydrogène pourraient se nourrir directement d’hydrogène et de CO₂, mais là aussi, une chaîne d’approvisionnement parallèle pour l’hydrogène (électrolyse de l’eau ?) doit être établie.

Plus tard, la production in situ de produits pharmaceutiques et de protéines recombinantes dans des bioréacteurs pourrait éviter les importations depuis la Terre, mais une telle production requiert souvent des consommables spécialisés (résines, membranes, solvants, adsorbants), qui devraient alors être importés ou également produits localement.

Conclusion

Ce qui rend le bioréacteur Mars Seed proposé par Pioneer Labs révolutionnaire, ce n’est pas tant son design technique, qu’il repose sur des technologies déjà connues.

C’est que nous arrivons enfin à un stade où la production locale continue de matériaux pour l’exploration martienne peut être envisagée comme un projet qui pourrait théoriquement être déployé dès que SpaceX maîtrisera le ravitaillement en orbite fiable de son vaisseau Starship, ce qui pourrait n’être que quelques mois, au plus quelques années, loin.

De plus, le design proposé ne nécessite que 20 tonnes de cargaison, bien moins que la plupart des conceptions de fusées réutilisables modernes capables d’atteindre Mars. Ainsi, selon les budgets, survivre sur Mars ne serait plus nécessairement un facteur limitant pour l’exploration de la planète rouge. En revanche, développer un transport habité sûr pour 6 à 18 mois reste le dernier obstacle à lever.

Il est très probable que l’étape suivante importante consistera également à développer une méthode de production alimentaire in situ fiable, qui, après le carburant, l’habitat et l’eau, représente le type de bien le plus lourd requis par une future base martienne et les colonies sur Mars.

Une fois ces quatre productions mises en place, probablement grâce à un mélange d’énergie nucléaire et de bioréacteurs, la plupart des 100 tonnes de cargaison d’une fusée Starship pourront être dédiées aux équipages, aux instruments scientifiques et à d’autres équipements essentiels.

À cet égard, cela signifie également qu’à l’exception du temps de voyage, l’exploration de Mars pourrait paradoxalement être plus simple que la construction de bases sur la Lune, où le manque d’eau et d’atmosphère impose une limite stricte à la présence humaine.

Investir dans l’exploration spatiale

SpaceX

Ces dernières années, aucune autre entreprise ou institution n’a autant contribué à relancer l’intérêt pour l’exploration spatiale que SpaceX.

Cela s’explique par le fait que l’entreprise a réalisé ce que l’on croyait longtemps impossible : des fusées entièrement réutilisables. Cela a radicalement réduit le coût d’accès à l’orbite d’un ordre de grandeur, et ce, avant même le vol de routine de la dernière fusée de SpaceX : Starship, une fusée super‑lourde avec une capacité de levage de 100 tonnes, voire potentiellement 200 tonnes pour une itération ultérieure du design.

Source : Visual Capitalist

Associé au ravitaillement en espace en cours de développement, cela fait de Starship la fusée idéale pour livrer des centaines de tonnes de cargaison aux bases lunaires et martiennes déjà établies.

L’entreprise a a récemment réalisé son introduction en bourse tant attendue, qui s’est avérée être la plus importante de l’histoire, avec une valorisation à l’époque de $1.75T.

En plus des lancements spatiaux pour des clients privés et des institutions publiques (NASA, US Space Force, etc.), SpaceX devient également une grande entreprise de télécommunications avec son système de satellites Internet Starlink, qui représente aujourd’hui plus de la moitié de tous les satellites jamais mis en orbite.

Source : ARK Invest

Outre la fuséologie et les télécoms, SpaceX est désormais aussi un acteur majeur de l’IA, après son absorption de xAI (détenant également le réseau social X.com) précédant l’introduction en bourse. Le lien entre l’espace et l’IA ne se limite pas à une simple tendance, car SpaceX prévoit de lancer des centres de données IA orbitaux qui tireraient parti de contraintes réglementaires plus faibles et d’une exposition solaire continue 24 h/24 pour offrir du calcul à un prix inférieur à celui des centres de données IA terrestres.

La fusion avec xAI a également alimenté les rumeurs d’une future fusion SpaceX‑Tesla, réunissant sous une même bannière toutes les entreprises d’Elon Musk.

Tous ces facteurs ont fait de l’introduction en bourse de SpaceX l’un des événements les plus suivis et commentés en finance en 2026. Au moment de la rédaction de cet article, le boom initial suivi d’une baisse du cours s’est quelque peu calmé, rebondissant depuis les creux d’août 2026.

Les investisseurs dans SpaceX devront déterminer non seulement si l’entreprise est techniquement impressionnante (ce qui est évident compte tenu de ses réalisations passées), mais aussi si la croissance future des revenus de Starlink et des centres de données IA justifie la valorisation actuelle relativement élevée par rapport aux bénéfices actuels.

(Vous pouvez en savoir plus sur SpaceX dans nos articles à propos de l’introduction en bourse de l’entreprise et le suivi immédiat)

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