Repousser nos limites

 

Le progrès continue à  œuvrer pour que l’homme puisse aller plus loin dans le ciel.

Pendant des années , les beautés de l’univers nous ont entraînés vers des espaces lointains.

Aujourd’hui, leurs mystères semblent à notre portée.

En quittant la planète qui l’héberge depuis toujours, l’homme a accompli un de ses plus grands exploits .

Mais personne depuis 1972 ne s’est aventuré au delà de l’orbite terrestre

« Notre programme spatial a été gelé pendant 30 ans. Depuis, nous ne faisons que tourner autour de la terre. »

 

 

 

 

 

 

 

Nous ne pouvons stopper nos explorations. Nous avons appris dans l'histoire ce qui arrive aux sociétés qui s’arrêtent dans leur quêtes : elles déclinent et elles meurent.

C'est pourquoi nous nous devons de perséverer dans nos recherches et repousser les limites que nous impose ce vaste Univers.

 

Les voyages spatiaux sont confrontés à des difficultés de natures différentes : Les difficultés techniques et l'environnement hostile de l'espace

 I - Les difficultés techniques

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 I - 1 - Les distances

 

 

           La majorité des exoplanètes se situent à plus d'une dizaine d'années lumières de la terre ( 1 année Lumière vaut environ 10 milliards de kilomètres ). Les distances, dans notre vaste univers peuvent défier la compréhension.

Voici une comparaison pour illustrer et donner un ordre de grandeur de ces distances : 

 

Admettons que le soleil soit un ballon de basket, la Terre ne serait pas alors plus grande qu'une mouche. Et s'il était situé à New York, l'étoile la plus proche serait à une distance de 7500 km (vers Hawai). 

 

De telles distances accroissent le problème d'autonomie en énergie auquel ont déjà été confrontées les missions précédentes lors de leur préparation. Il n'y aura pas de station service en cas de panne.

 

De plus, elles semblent ne pas pouvoir être parcourues à l'échelle d'une vie humaine. 

 

Alors, il faudra chercher une solution dans une de ces deux hypotèses :

 - Un voyage de courte durée nécessite un accroîssement de la vitesse du vaisseau

 - Un voyage long qui supposerait un déroulement  sur plusieurs génération

 

 I - 2 - La vitesse du déplacement

 

Même à la vitesse de la lumière, nous ne pourrions aller très loin à l'échelle de la vie d'un homme. Il faudrait plusieurs millions d'années pour atteindre la galaxie la plus proche. 

Puisqu'il est, dans nos connaissances actuelles, impossible d'aller plus vite , il semble que nous soyons destinés à rester dans notre voisinage galactique. On cherche alors une nouvelle conception du tissu espace temps qui nous permettrait de le distordre pour pouvoir prendre des raccourcis. C'est ce que font les personnages dans la série de science fiction ,Star Trek,  par exemple lorsqu'il empruntent des trajets distordus.

L'objet le plus rapide qu'on ait jamais lancé devrait parvenir à l’étoile la plus proche du système solaire (Proxima du Centaure) au bout de 50 ans.

Ces vitesses les plus élevées sont atteintes par les propulsions chimiques (60 000 km/h).

On recherche des solutions pour atteindre une vitesse proche de celle de la lumière (déplacement en 1 jour dans le système solaire et moins de 10 ans vers l’étoile la plus proche).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       Téléportation dans StarTrek

 

 I - 3 - Les projets de propulsion spatiale et leurs limites                                                                 

 

          Voyager dans l'univers est impossible sans surmonter la gravité terrestre. "C'est le premier de nos problèmes" affirme Alain Claverie, chercheur à Astrium (lien du site), lors de notre entretien.

En effet, pour qu'un objet parvienne à se dégager de l'attraction terrestre, il doit atteindre une vitesse de 11,2 km/s soit 40 000 km/h.

A l'heure actuelle, une fusée ne se dégage de l'attraction terrestre que par une propulsion de force brute due à une réaction chimique : l'explosion du carburant en combustion.

 

 I - 3 - 1 - La théorie de l'ascenseur spatial

 

          Bien que les scientifiques que nous avons interrogés pensent que c'est irréalisable pour l'instant, l'ascenseur spatial serait un moyen de déplacement intéressant par sa faible consommation (par rapport aux fusées).

En effet, il n'utiliserait pas de force brute afin de sortir de l'attraction terrestre.

Le principe est simple :  Par l'intermédiare d'un satellite en orbite géosynchrone, qui lancerait un câble de 90 000 km de long vers la terre où il serait ancré à la surface, une cabine d'acenseur se déplacerait le long du câble et placerait ses voyageurs et leurs matériels en orbite. De là ils pourraient rejoindre un vaisseau spatial.

Ce système remplacerait donc le lancement d’une fusée.

Cela pourrait diviser par 1 000 le coût d’un voyage dans l’espace – un voyage spatial ne coûterait donc pas plus cher qu’un billet d’avion.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                maquettes d'ascenseurs spatiaux

I - 3 - 2 - Les voiliers solaires

 

       Ainsi les Voiles solaires ont fait leurs preuves sur la sonde Ikaros et ne cessent de fasciner les scientifiques.

Le principe est le suivant : Des voiliers énormes composés de grandes feuilles en matériel réfléchissant, par exemple un film de mylar (qui est employé pour empêcher la surchauffe des vaisseaux spatiaux ), utiliseraient la pression photonique apportée par la lumière.

Ces voiliers solaires présentent l'avantage d'être peu coûteux à la fabrication et surtout de ne pas consommer beaucoup de carburant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                             

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                   Un voilier solaire

                                   

                                                                         

            

I - 3 - 2 - Le projet RAMJET

 

          Une première alternative consisterait à utiliser l'hydrogène, qui est un élément abondant dans l'univers, comme source de propulsion.

Le projet Ramjet, ou collecteur Bussard, est né dans les années 1960 grâce à un physicien nommé Robert W. Bussard. Il s'agit d'un vaisseau interstellaire qui recueille sur son trajet des particules d'hydrogène qu’il brûle dans un moteur à fusion thermonucléaire.

Le principe de fusion de l'économiseur de carburant, Le RAMJET, est le suivant : Il engloutit le gaz hydrogène et le fait ensuite fusionner comme le fait le soleil puis provoque le jaillissement d'un énorme flot d'ions à l'autre bout. 

 

Pour cela, le collecteur Bussard est équipé à l'avant d'un dispositif permettant de ioniser les atomes d'hydrogène à l'aide d'un faisceau laser ionisant. Une fois les atomes ionisés, et donc chargés électriquement, ces ions pourront être acheminés jusqu'au réacteur grâce à un collecteur électromagnétique nommé "ramscoop". Il s'agit d'un champ magnétique, qui peut tout aussi bien se présenter sous forme de parabole, qui attire les ions d'hydrogène jusqu'au moteur, où ils serviront de carburant.

Grâce à un tel dispositif, le vaisseau pourrait, en théorie, progresser dans l'espace sans jamais manquer de carburant. Il atteindrait même des vitesses avoisinant celle de la lumière.

Mais ce projet à des limites,

Tout d'abord, le "Ramjet" n'emportant pas de carburant, il dépend entièrement de ce qu'il recueille en route. Il pourrait se retrouver dans l'incapacité de se déplacer s'il ne rencontre plus d'hydrogène sur son trajet.

Le vaisseau se déplaçant à 0.97c (soit 2.92 x 10^8 m.s-1 environ), il devrait encaisser l'impact de la collision avec le gaz en question, ce dernier arrivant lui-même à près de 100 000 km.s-1, ce qui le ralentirait considérablement.

Le champ magnétique "ramscoop", tout comme le faisseau laser, utilisé pour récolter l'hydrogène, pourrait se révéler extrêmement dangereux pour l'équipage du vaisseau.

Le vaisseau fonctionne à l'hydrogène. Or, on ne maîtrise aucune des réactions de fusion impliquant uniquement l'hydrogène.

Enfin, de même que les projets précédents, la construction d'un tel vaisseau dépasse de loin nos compétences énergétiques, économiques et en termes de ressources naturelles.

De plus, la fusion thermonucléaire est un processus qui nécessite de très hautes températures, ce qui implique d'autre difficultés techniques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Principe de fusion thermonucléaire

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Projet RAMJET

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Principe de combustion du gaz

 

 I - 3 - 3 - L'Antimatière

 Examinons maintenant une autre forme de propulsion, une autre source de carburant, l'antimatière.

Elle est très exploitée en science fiction mais elle  a déjà été créée en laboratoire.

L'antimatière, c'est l'imagination d'un autre univers parallèle au nôtre dans lequel tout est inversé. Les charges positives et négatives s’inversent et leur rencontre donne lieu à une explosion d’énergie.

Le moteur à antimatière est donc  l'engin ultime, mais le coup de fabrication de ces anti-atomes est exorbitant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                    L'antimatière: un univers parallèle

 

                                             Vue d'artiste de l'antimatière

 

 

 

 I - 3 - 4 -L'hypotèse d'une nouvelle particule: LeTachyon

 

« On ne peut aller plus vite que la lumière » affirma Einstein. Mais on peut étirer et raccourcir cette lumière .

Il faudrait alors contrôler l’espace temps autour du vaisseau. Le physicien John Bronemberg développe une théorie selon laquelle un vaisseau pourrait se déplacer plus vite que la lumière. Le vaisseau imite une curieuse particule qui n'existe pour l'instant qu'en théorie : le Tachyon.

Les Tachyons peuvent aller infiniment vite, leur vitesse minimale est celle de la lumière. Ils peuvent dépasser la vitesse de la lumière car ils possèdent ce que les physiciens appellent une masse imaginaire.

Bronemberg propose d’altérer l'espace temps qui entoure le vaisseau par un champ électromagnétique pour l 'amener à se déplacer à travers l'espace, comme un Tachyon.

Cette hypotèse est alléchante mais elle relève de l'utopie !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le tachyon en image de synthèse

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 I - 4 - Le coût

         

Les investissements nécéssaires à l'élaboration de ces prouesses technologiques que sont les voyages interstellaires sont colossaux à l'exception du voilier solaire qui a tout de même une vitesse insuffisante pour envisager un déplacement lointain dans un délai raisonnable.

A cela s'ajoute les coûts de la logistique de telles expéditions. En l'an 2000, la mise en orbite de transfert géostationnaire d’une masse d'un kilogramme coûtait entre 12 000$ et 30 000$. Même avec de nouveaux lanceurs plus performants et moins chers, ce prix peut encore difficilement tomber sous la barre des 10 000$.

 

 "L’espace se vend à prix d’or !"

 

Aussi les constructeurs aerospatiaux recherchent-ils à mettre au point des engins toujours plus performants et plus légers à budgets constants. A titre de comparaison, le coût de la seconde d’observation au télescope du CfA d’Hawaii revient à moins d'un euro.

Pour réduire les coûts d’un voyage dans l’espace, il faudrait trouver un moyen efficace et peu onéreux de s'affranchir de l’attraction terrestre.

Le tableau ci-dessous représente le coût de queques missions d'exploration au cours de l'histoire.