La Cité des nuages en particulier, propose un cas de figure intéressant sur lequel se pencher.
En effet, dans Star Wars, la surface de la géante gazeuse Bespin est inaccessible et son atmosphère est en grande partie hostile. Pourtant, à une certaine altitude, il y a une fine « zone de vie ». C’est là que s’est installée la Cité des Nuages.
Cette image très poétique est-elle vraiment de la fiction ?

Des géantes gazeuses sans pitié

Jupiter : une sonde, des windbots, et beaucoup d’ambition

Une agence spatiale a-t-elle imaginé se promener dans l’atmosphère de la géante gazeuse la plus proche de nous ? La seule mission à avoir réellement plongé dans l’atmosphère de Jupiter reste la sonde Galileo probe, en décembre 1995. Elle a collecté 58 minutes de données météorologiques locales avant d’être pulvérisée sous l’effet de la chaleur et de la pression.
Depuis, le JPL a réfléchi à des « aérobots » (vaisseau aérien robot). Il s’agit de ballons capables de flotter entre 1 et 10 atmosphères de pression. Le but serait d’analyser la composition chimique de l’atmosphère jovienne, mesurer les vents et les turbulences, photographier de l’intérieur certains « objets » intéressants comme la Grande Tache Rouge, voire larguer des mini-sondes encore plus profondément. Le problème pour un ballon, c’est que le dihydrogène (H₂) présent dans l’atmosphère de Jupiter est déjà un gaz très léger. Il faut donc que le ballon ait un intérieur chauffé pour être moins dense que l’atmosphère. Cette énergie serait alimentée par le rayonnement infrarouge de Jupiter ou possiblement du soleil. Différentes sortes d’aérobots ont été étudiées au JPL avec les ballons expérimentaux ALICE (1993-1997) et le banc d’essai PAT (1996-1997). Le but du programme ALICE était de tester des ballons à fluide réversible (ce qui permet ainsi de contrôler l’altitude). Pour le programme PAT, l’objectif était de tester un ballon avec 10 kg de charge utile et un pilotage autonome. Cette recherche sur les ballons se voulait globale, autant pour explorer l’atmosphère de Jupiter que celle de Titan ou Vénus.
Une autre étude portée par le JPL en 2015, financée à hauteur de 100 000 $ par le programme NIAC de la NASA a envisagé des « windbots » (des robots à vent). Issus des expériences des années 1990, il s’agit d’engins sans ailes ni ballons qui exploiteraient l’énergie des turbulences atmosphériques. Cela leur permettrait de se maintenir en altitude contrairement aux sondes comme Galileo. Le concept explique que la sonde « rebondirait » ainsi dans l’atmosphère afin de récolter de précieuses données. Ces données seraient alors utiles pour comprendre la météorologie non seulement sur Jupiter mais aussi sur notre Terre. Concrètement, il s’agit d’un polyèdre équipé de plusieurs rotors sur différentes faces. Cela lui permet de créer une portance, de changer de direction et d’extraire l’énergie du vent (un peu comme pour une montre automatique). Les variations de température et même le champ magnétique de Jupiter pourraient être d’autres sources d’énergie. Le responsable du projet compare l’idée à celle d’une graine de pissenlit qui tourne en tombant et reste longtemps en l’air. Mais plusieurs choses restent indéterminées, notamment : quelle est la portance nécessaire pour la viabilité du windbot ? Quelle taille doit-il avoir ? 10 mètres ou 100 mètres de diamètre ? Le projet s’est arrêté là.
Pour le moment, aucune de ces missions n’a été retenue pour Jupiter.
Mais est-ce qu’une ville pourrait s’installer là-bas ? Ce serait impensable. Même dans les couches supérieures, les vents peuvent atteindre plus de 500 km/h, les températures sont extrêmes (de -80 à -145°C), mais surtout : la ceinture de radiations de Jupiter reste l’un des environnements les plus hostiles du système solaire.

Saturne : SPRITE et DragonfLy

Pour Saturne, il n’a pas été sérieusement envisagé de faire flotter quoi que ce soit dans l’atmosphère de la planète. En revanche, la
sonde de descente atmosphérique SPRITE a été proposée dans le cadre du programme New Frontiers de la NASA. Elle avait pour objectif de mesurer la composition et la structure de l’atmosphère jusqu’à au moins dix fois la pression atmosphérique terrestre. Là aussi, le JPL a étudié plusieurs concepts : ballon
à hydrogène, ballon à surpression, et montgolfière chauffée par le rayonnement thermique de Titan (une des lunes de Saturne). Finalement, c’est la mission Dragonfly à destination de Titan qui retient l’attention. En effet, Titan est une cible plus accessible que Saturne. Son atmosphère d’azote, deux fois plus dense que celle de la Terre, la rend particulièrement attractive pour l’exploration par « aérobot ». Là aussi, le JPL a étudié plusieurs concepts : ballon à hydrogène, ballon à surpression, et montgolfière chauffée par le rayonnement thermique de Titan. Finalement, c’est la mission Dragonfly qui retient l’attention. Il s’agit d’un drone à rotors de 450 kg qui doit se poser sur la surface de Titan en 2034. Il est alimenté par un générateur à radioisotopes qui lui permettra de tenir sa mission de 3,3 ans. Il pourra recueillir des échantillons à différents endroits et les analyser grâce à ses outils embarqués. Son lancement est prévu en 2028.

Vénus, la sœur de la Terre

Si les recherches sur nos géantes gazeuses ne permettent pas de trancher favorablement pour une Cité des Nuages, il existe néanmoins une candidate plus inattendue : notre planète voisine, Vénus.

Pourquoi est-elle inattendue ? Parce que la surface de Vénus, est un enfer au sens littéral du terme. Sa pression de surface équivaut à 92 fois celle que nous connaissons sur Terre. C’est la pression reçue par un engin sous-marin de recherche à 910 mètres de profondeur sur Terre. Pour mémoire, lorsque Jacques Piccard descend dans la fosse des Mariannes en 1960, son bathyscaphe (ci-contre), fabriqué en acier allié au chrome-nickel-molybdène, a subit 1086 bars, soit 12 fois la pression de Vénus. Mais dans la fosse des Mariannes, la température est de 1,5 à 2 °C. Sur Vénus, la température de surface oscille entre 437 et 497 °C. Pour donner une idée concrète de ce que cela représente, c’est une température suffisante pour que le plomb soit liquide et même vaporisé. Sur les plus hauts sommets de Vénus, le sulfure de plomb et le sulfure de bismuth tombent effectivement sous forme de « neige de métaux ». Ce givre se condense à partir de 2600 mètres d’altitude là où il fait un tout petit peu « moins chaud », en refroidissant sur les sommets des montagnes brûlantes. Et quand il vient à pleuvoir, les nuages chargés d’acide sulfurique lâchent des gouttelettes qui tombent mais s’évaporent avant même de toucher le sol. Ces 3 ingrédients : pression + température + acide sulfurique font de l’exploration de la planète un rêve lointain.
Un bathyscaphe serait donc abîmé par l’acide sulfurique et déformé par la combinaison de la température et de la pression. Son équipage ne survivrait pas longtemps avant de finir écrasé à l’intérieur. Dans ces conditions, les sondes soviétiques Venera, pourtant conçues pour résister, n’ont jamais survécu plus d’une heure à la surface. Autant dire que poser le pied sur Vénus est infaisable.
Néanmoins, à 50 kilomètres d’altitude l’environnement est radicalement différent. A l’heure actuelle, c’est littéralement la zone la plus similaire aux conditions terrestres dans tout notre système solaire. Elle est bien plus favorable que la surface de Mars, ou que n’importe quel autre endroit accessible. Voici plusieurs raisons :
• Trajet : le temps de voyage pour Vénus a de quoi faire relativiser le rêve martien : les fenêtres de tir sont plus fréquentes et la durée moyenne de voyage est bien plus courte.
• Atmosphère : l’atmosphère de Vénus est composée à 97 % de CO2. Notre air, lui, est plus léger que ce mélange. Résultat : une capsule remplie d’air respirable flotterait naturellement dans cette atmosphère, comme un ballon à hélium le ferait dans le ciel terrestre. Pas besoin de « répulseurs ». Il faudrait tout de même alimenter les dirigeables avec de l’hélium pour réduire la taille des ballons. Cela implique de l’apporter sous forme comprimée et de le déployer rapidement pendant la phase de gonflage.
• Gravité : la gravité vénusienne, même à 50 km d’altitude serait de 89 % celle de la Terre, là où Mars est de 38 %. Cela limite beaucoup de complications sur l’organisme des astronautes.
• Pression : à 50 km d’altitude, la pression atmosphérique est comparable à celle que l’on trouve sur Terre (≃ 1 bar). Ce qui veut dire que les précautions et les constructions ne sont pas les mêmes que celles nécessaires dans un sous-marin ou dans l’ISS. Idem pour la maintenance.
• Température et luminosité : la température oscille entre 0 et 30 °C. Encore une façon d’économiser de l’énergie. De plus, à cause de l’albédo de Vénus, la lumière solaire vient de toute part. Un panneau solaire peut très bien se tenir à la verticale et être alimenté des 2 côtés.
• Radiations : l’atmosphère y est suffisamment dense pour filtrer une bonne partie des rayonnements spatiaux. Sur Terre, la dose de radiation naturelle est d’environ 2 à 3 mSv / an. Sur Mars, c’est plutôt 230 mSv / an. Sur Vénus, la dose serait « proche de celle de la Terre ».
Difficile de nier le potentiel de cette sœur de la Terre. Si on compare le concept aux projets liés à Mars, le budget, les risques, la logistique : tout penche du côté de Vénus, pourvu qu’on reste dans son atmosphère.

Des ballons soviétiques en guise de pionniers

Avant de parler de villes flottantes, il faut d’abord aller y jeter un œil. Et c’est l’Union Soviétique qui a eu l’audace de le faire, en pleine Guerre Froide spatiale. Après les multiples sondes Venera (de 1967 à 1981), les missions soviétiques Vega 1 et Vega 2 larguent chacune un atterrisseur et un ballon en juin 1985. Ce double largage est le résultat d’une collaboration entre l’URSS et le CNES (l’agence spatiale française) et le fruit d’une idée de Jacques Blamont proposée aux Russes en 1967. Ces ballons ont flotté entre 50 et 55 km d’altitude, dans la zone dont nous venons de parler. Ils ont mesuré la température, la pression et la vitesse du vent. C’est une première mondiale, malheureusement un peu tombée dans l’oubli. Les batteries finissent par lâcher au bout de deux jours mais la preuve est faite qu’un engin peut évoluer dans cette zone de l’atmosphère vénusienne.

HAVOC : la Cité des Nuages façon NASA

Dale Arney et Chris Jones sont ingénieurs pour la NASA au Langley Research Center (l’aérodynamisme du module lunaire des missions Apollo y avait été testé). Après une réunion portant sur les missions habitées vers Mars, ces deux hommes se sont tout simplement interrogés sur l’équivalent d’une mission vers Vénus. C’est l’origine du concept HAVOC (Concept Opérationnel pour la Haute Altitude de Vénus) étudié entre 2014 et 2015. L’idée est simple : envoyer des astronautes dans l’atmosphère de Vénus, à bord d’un dirigeable gonflé à l’hélium, flottant à 50 km d’altitude.
Mais comme toujours, il faut bien un bémol, et le premier est de taille. Entre 50 et 55 km d’altitude, l’atmosphère est parcourue de brumes d’acide sulfurique. Pour se défendre contre ce brouillard jaunâtre et corrosif, les sondes Véga utilisaient le revêtement Téflon PTFE polytétrafluoroéthylène, mais il était lourd. La NASA a donc opté pour un revêtement stratifié multicouche qui permettrait de résister même à des concentrations élevées d’acide sulfurique. Il faut donc protéger l’ensemble des surfaces en contact avec l’extérieur, mais ce n’est pas impossible.

   

En attendant HAVOC, il y a DAVINCI, VERITAS et EnVision

HAVOC n’est pas un projet ou un programme de mission à proprement parler : l’objectif est d’analyser une mission complexe et de tester des idées d’architecture pour l’exploration humaine. Mais des missions concrètes vers Vénus arrivent bel et bien dans les années qui viennent.
Trois missions ciblent Vénus dans les années 2030 : DAVINCI et VERITAS côté NASA, EnVision côté ESA. Chacune avec ses propres objectifs.
La mission DAVINCI+(Étude de l’atmosphère profonde de Vénus : gaz rares, chimie et imagerie) va larguer une sonde dans l’atmosphère qui descendra jusqu’à la surface. La sonde tentera de répondre à différentes questions, notamment : est-ce que Vénus a pu ressembler à la Terre par le passé ? Si oui, notre voisine aurait connu pendant des millions d’années les conditions qui permettaient la vie, avant de devenir un enfer planétaire. On ne comprend pas encore vraiment la raison de ce changement.

Une colonie autonome ?

Une colonie vénusienne qui atteindrait et dépasserait la phase 4-5 aurait besoin de s’agrandir. Au début, la vie de la colonie consisterait à exporter essentiellement des données scientifiques. Malgré cela, cette colonie serait-elle viable ?
Vénus contient 96,5 % de CO₂ dans son atmosphère. Avec l’électrolyse (coûteuse en énergie), le CO₂ donnerait alors de l’O2 et du carbone. Le dioxygène indispensable pour notre air et notre eau. En fonction de l’électrolyse, le carbone permettrait d’obtenir du graphite, du graphène, des nanotubes de carbone, ou du carbone amorphe par exemple. Une imprimante 3D sait déjà utiliser ces produits. Le graphite est utile pour l’électrolyse. Le graphène est sans doute le matériau le plus résistant au monde. Les nanotubes de carbone servent à fabriquer des matériaux composites.
L’acide sulfurique (H₂SO₄) est particulièrement utile dans l’industrie chimique terrienne. Sur Vénus, il n’y aurait qu’à « cueillir » la brume pour en récolter et l’utiliser (75 à 85 % de la composition des nuages). Il est également possible de l’utiliser comme source d’hydrogène (H₂). Mais ce n’est pas tout, en utilisant la réaction de Sabatier sur du CO₂ et de l’H₂ on obtiendrait une molécule de méthane et 2 molécules d’eau. Le méthane pourrait être utilisé comme carburant de propulsion des dirigeables et des villes flottantes dans un circuit quasi fermé. De façon plus directe, il est possible de décomposer thermiquement le H₂SO₄ puis, suivi ou pas d’une électrolyse on peut obtenir selon le besoin : de l’eau, du dioxygène, de l’anhydride sulfurique et du souffre.
On trouve également 3,5 % d’azote dans cette atmosphère, ça paraît peu par rapport aux 78 % de l’atmosphère terrestre. En réalité, sur Vénus, la masse de l’atmosphère est 90 fois supérieure à celle de la Terre (ce qui explique la pression atmosphérique au sol). Conclusion, il y a en réalité 4 fois plus d’azote sur Vénus que sur Terre… De quoi terminer largement le mélange nécessaire pour que les colons aient de l’air terrien à respirer. De plus, pour une colonie, l’azote mélangé à l’hydrogène récupéré, ce sont des engrais illimités pour les plantes. Des plantes, c’est également de la production de nourriture et d’oxygène. Il ne serait même pas utile d’avoir un substrat, l’hydroponie et l’aéroponie ont prouvé qu’elles pouvaient avoir des rendements supérieurs à l’agriculture classique (c’est le cas sur l’ISS). L’azote liquide pourrait aussi servir de propulsion froide notamment pour sécuriser et ajuster les points de rendez-vous.
Finalement, la colonie serait une usine de produits chimiques et de produits transformés. Elle pourrait exporter ses produits à partir d’éventuels transporteurs à destination de Mars ou ailleurs. Même si cela parait ambitieux, l’énergie disponible et les ressources présentes donnent tout de suite un aspect beaucoup plus réaliste à cette colonie qu’à une colonie martienne.
Cette expérience serait d’ailleurs bien plus parlante et réalisable que celle de Biosphère 2 (voir l’article sur les mégastructures). Car il ne s’agit pas d’un circuit complètement fermé. L’équipage puise les ressources de la planète et les transforme. Il peut corriger ses besoins en exploitant plus ou moins l’atmosphère.
On peut noter au moins 2 carences pour la colonie : l’hélium (trop rare et compliqué à extraire de l’atmosphère de Vénus) et les métaux. Peut-on envisager la création de dirigeables en graphène ? Bien utilisé, ce matériau peut être plus résistant que l’acier, tout en étant beaucoup plus léger. Il est résistant à l’acide sulfurique mais de façon imparfaite, il faudrait alors le couvrir de téflon pour le rendre indestructible. Vénus possède le carbone, le méthane et l’eau, on l’a vu ; mais elle possède aussi le fluor (fluorure d’hydrogène) et le chlore (chlorure d’hydrogène) dans son atmosphère. De quoi faire du téflon, mais il faut qu’il soit de qualité. La pyrolyse nécessaire (entre 590 et 900 °C) peut se faire à l’aide d’un four solaire, une énergie abondante sur Vénus.
Il s’agit là d’une interprétation optimiste de la mission HAVOC, mais en restant réaliste, cela pourrait ressembler à :
Phase 1 : tout est importé depuis la Terre.
Phase 2 : tout est importé depuis la Terre.
Phase 3 : l’air, l’eau et la nourriture sont produits à petite échelle localement.
Phase 4 :  Le méthane et l’azote liquide sont produits localement. Les matériaux structurels sont produits localement.
Phase 5 : L’hélium importé depuis la Terre est progressivement remplacé par de l’air et des ballons beaucoup plus grands (à base de polymères multicouches et étanches fabriqués sur place). L’électronique reste une question centrale, notamment l’électronique de puissance.
C’est le bémol du projet : l’électronique viendrait forcément de la Terre dans un premier temps. L’exploitation des métaux nécessaires est impossible sur la planète. Cela implique de rester sous « perfusion » de la Terre pour ces ressources. Les planétologues reconnaissent qu’il serait même plus simple de capturer un astéroïde à exploiter en orbite de Vénus que de descendre en enfer. Même un ordinateur non conventionnel comme le SiC nécessite quelques métaux et du silicium qui ne seraient disponibles qu’à la surface de Vénus. Le SiC de la NASA pourrait même résister aux températures de la surface de Vénus, mais pas encore à la pression. La NASA s’est aussi penchée sur cette question avec son programme initialement baptisé AREE (Rover autonome pour environnements extrêmes) qui est un projet du issu du NIAC (2016-2018). L’idée est simple : supprimer l’électronique et penser différemment l’exploration spatiale. Jonathan Sauder qui est derrière cette idée, propose de tout remplacer par de la mécanique horlogère, ce qui permettrait d’envoyer des robots dans les zones les plus hostiles restées inexplorées (comme Vénus). Le résultat serait proche des calculateurs mécaniques du 19ème siècle. L’énergie pourrait être éolienne, assistée de ressorts (avec le principe de la montre automatique, comme pour les windobts). A cause de sa lente rotation, Vénus a des nuits de 58 jours. Cela implique de se repérer, y compris dans l’obscurité et éviter des obstacles. C’est pourquoi Sauder a proposé une production participative (crowdsourcing) qui a eu lieu en 2020 avec 15 000 $ pour le vainqueur. Cela a permis de recevoir les propositions de gens qui aiment bricoler.
Le défi avait pour but de détecter l’environnement immédiat du futur rover. Ce rover devait être capable d’éviter :
– les pentes supérieures à 30 degrés d’inclinaison.
– Les rochers de plus de 35 cm de haut
– Les trous et les creux de plus de 35 cm de profondeur.
Un prototype a ensuite été développé dans la foulée. Le test a été réalisé dans une chambre de simulation de l’atmosphère de Vénus. Cela a permis de mettre à l’épreuve le système de recul automatique face à un obstacle, tout en faisant le constat que la température et la pression n’avait pas engendré de dégâts notables. Depuis, le projet a été rebaptisé HAR-V. En effet, un rover 100 % mécanique serait trop limité. HAR-V transporterait donc quelques équipements modernes tout en conservant une robustesse mécanique. Sauder ambitionne d’utiliser le vent comme source d’énergie afin de faire avancer le rover. Une partie de cette énergie pourrait également être stockée dans un ressort. Le rover semble attendre son heure dans un carton. Mais si une exploration de la surface de Vénus devait avoir lieu avec un rover-automate, il n’y a pas de doute que le prototype serait l’un de ses ancêtres. Si des robots parviennent un jour à extraire du silicium et même quelques métaux, la colonie serait alors totalement autonome. Notons qu’un robot efficace sur Vénus le serait tout autant dans certains environnements volcaniques terriens et même pour des centrales nucléaires ou des zones irradiées

L’exploitation de l’atmosphère de Vénus qui pourrait être le cœur battant d’une colonie, est pour le moment spéculative même si cela reste envisageable. Cette colonie serait une petite ville de chercheurs en tous genres, mais surtout une raffinerie d’atmosphère. Il faudrait autant de chimiste que de développeurs informatiques. Elle serait basée sur l’industrialisation, la robotisation et la transformation chimique de l’atmosphère afin de produire tout ce qui est nécessaire à sa survie. Sans les machines adaptées pour mettre en place la colonie, rien ne serait envisageable (système ISRU, collecteur atmosphérique, condenseur, réacteur Sabatier, réacteur CVD, craqueur, électrolyseur, imprimantes 3D, ateliers de synthèse des composites et matériaux, robotisation globale). Une colonie devenue une région autonome serait contrainte à créer des échanges dans un premier temps puis exploiter un astéroïde ou la surface de Vénus dans un second temps.

Ce qui reste à trouver, comme presque toujours dans ce genre de programme, c’est la volonté d’une agence spatiale et des budgets solides et stables.

Sites officiels :

NIAC
SPRITE
Dragonfly
La neige de métaux lourds
Le programme HAVOC
Venus: The Atmosphere, Climate and Environment
Le SiC (ordinateur au silicium et au carbone, avec quelques métaux)

Quelques films concernés :

Perdus ?

Véritable bateau spatial laissé à la dérive, le vaisseau du film District 9 nous présente une civilisation égarée et isolée sur Terre. L’extraterrestre E.T. a quant à lui été laissé sur notre planète.

Cette situation est-elle plausible ? Qu’en est-il de nos connaissances scientifiques par rapport à un tel contexte ? Avec ces deux exemples, on peut se poser des milliers de questions !

Un long chemin

L’étoile la plus proche de la Terre est notre Soleil, évidemment ! Si on cherche un autre soleil avec des planètes en orbite de celui-ci, on trouve Proxima Centauri, une naine rouge située dans le système stellaire Alpha Centauri à 4,367 années-lumière.

La vitesse de la lumière qui est de 299 792 458 m / s (1,08 milliard de km/h) nous paraît vertigineuse. C’est pourtant incroyablement lent au regard de l’immensité de notre Univers. C’est pourquoi il faut plus de 4 ans pour que la lumière d’Alpha Centauri parvienne jusqu’à notre Terre.
En comparaison, la sonde la plus rapide de l’histoire de l’humanité est Parker Solar Probe, qui voyage actuellement à 635 266 km/h soit 176 463 m/s. Si on lançait cette sonde en direction d’Alpha Centauri, il faudrait 7434 ans pour qu’elle atteigne sa destination…
Il y a 7500 ans, l’humanité n’avait même pas encore inventé l’écriture (qui date de 5500 ans). C’était la période du Néolithique (-9000 à -3000 ans avant J.C.), caractérisée par le développement de l’agriculture, de l’élevage, la fabrication de poteries, et la construction de villages permanents. Se projeter 7434 ans dans le futur, c’est donc se projeter dans un voyage plus long que tout ce qu’il est possible d’imaginer. Un vaisseau ayant la même vitesse que la sonde et réussissant à faire ce trajet serait forcément une arche sur laquelle des milliers de gens devraient survivre pendant 300 générations. En 7434 ans, il y aurait de nouvelles découvertes, de nouvelles cultures et plusieurs civilisations se succéderaient avant d’arriver à Alpha Centauri.
Arrivé là-bas, il faudrait ensuite freiner autour du soleil ou des planètes (peut-être pendant une décennie) afin de trouver une vitesse permettant l’injection en orbite planétaire. Tout cela en partant du principe qu’une planète (Proxima Centauri b ou Proxima Centauri c) peut accueillir des colons venus d’un autre système solaire.

Si la civilisation humaine existe toujours sur la Terre dans seulement 3500 ans par exemple, il y a fort à parier qu’elle aura développé des vaisseaux capables d’aller plus vite que la sonde Parker Solar Probe. Le vaisseau-monde ne serait alors qu’à mi-chemin de son trajet et pourrait se faire rattraper puis dépasser par une nouvelle expédition bien plus rapide. Cet ancien vaisseau se ferait-il intercepter ? Serait-il laissé de côté comme une expérience primitive ? Serait-il resté en contact avec la Terre pendant tout ce temps ? Serait-il détruit car considéré comme une menace ? Serait-il capable de se défendre ou aurait-il déjà accéléré lui aussi grâce à ses propres découvertes ? Il existe autant de réponses que de scénarios possibles…

Le Santa María de Christophe COLOMB n’avait que l’océan Atlantique à traverser en 1492 : il lui a fallu 36 jours.

L’expédition d’une civilisation

Ce genre d’expédition prendrait une ampleur bien plus importante que les explorations de Christophe COLOMB, Vasco de GAMA, Fernand de MAGELLAN, Amerigo VESPUCCI ou Zheng HE. Il faudrait les ressources combinées d’une planète entière pour la bonne préparation d’une flotte de vaisseaux.

Ce projet fort coûteux en ressources, en temps et en matière grise serait la marque d’une civilisation qui cherche à essaimer à travers les étoiles. Que ce soit en terme technique (architecture, principe d’une biosphère) ou en termes culturels (quels œuvres et quelle mémoire de l’humanité embarquer à bord ?), toutes les professions approcheraient de près ou de loin ce projet pharaonique et multigénérationnel.

Il faudrait probablement des décennies (peut-être un siècle) pour obtenir une flotte de vaisseaux prête à faire le grand voyage sans retour. Les passagers seraient alors choisis (par compétence, tirage au sort ou toute autre forme de sélection) sans doute parmi des volontaires pour un voyage de 7434 ans. Existera-t-il des caissons d’hibernation ou bien faudra-t-il vivre et mourir sans jamais connaître le lieu d’arrivée ? Si ces fameux caissons existaient, y aurait-il des tours de garde ou des sélections définitives ? Cette question installe encore un peu plus ce voyage dans la fiction…

Esprit de corps ?

Dans les forces armées, on trouve toutes sortes de formules sur le soutien mutuel, la camaraderie et l’honneur. « On ne laisse personne derrière » (« no one left behind ») dans l’armée américaine et « l’esprit de corps » dans la légion étrangère reflètent bien une vision d’une partie de l’humanité : on n’abandonne pas les copains.
Cet état d’esprit viendrait s’ajouter à un contexte – la flotte spatiale – dans lequel la notion de coût pour l’humanité est déjà particulièrement élevé :

• il a fallu des décennies (1 siècle ?) pour construire une flotte de vaisseaux interstellaires. Il a probablement été nécessaire de faire des choix et de laisser des projets scientifiques de côté. Ce temps consommé est donc un investissement particulièrement lourd, même si des retombés technologiques et économiques sont possibles pendant la construction.
• il a fallu investir des ressources mondiales. Que ce soit en terme de matériaux ou de budget, il a fallu prioriser ce chantier au détriments des autres. Des partenariats ont dû être signés entre entreprises et entre nations. Il s’agit d’un très lourd investissement diplomatique et économique.
• il a fallu des sacrifices humains et sociaux. Des ingénieurs comme des techniciens auront travaillé pendant plusieurs vies sur ce projet unique. De plus, des gens aux profils variés seront eux aussi sélectionnés pour un voyage sans retour. Cette « fuite des cerveaux » accaparés par un projet titanesque pourrait, là encore, pénaliser les projets de l’humanité restée sur Terre.

L’esprit de corps créé pendant des décennies, renforcé par un but commun lors d’un voyage interminable pourrait être la seule chose qui reste à l’arrivée : l’idée de faire partie de la même famille.
Comment est-il possible de simplement oublier des camarades ? Pire : comment est-il possible après autant de sacrifices économiques, matériels et humains d’abandonner l’un des explorateurs ?

C’est pourtant ce qui arrive à E.T. dans son film éponyme. L’explorateur est abandonné à cause de l’arrivée inopinée d’indigènes primitifs (les humains) sur le lieu d’atterrissage du vaisseau d’exploration. Le chef des extraterrestres décide alors de quitter la planète pour ne pas se faire remarquer. La conséquence est donc que l’un de leurs semblables va côtoyer des humains, être capturé, étudié et passer à deux doigts d’une dissection… Finalement celui-ci est ramené par des humains auprès de ses semblables. L’opération discrétion est donc une catastrophe et l’abandon de l’explorateur – bien que provisoire – a bien failli lui coûter la vie.

Est-il imaginable que des voyageurs d’un autre système solaire, ayant sacrifié autant de choses pour parvenir à leur destination, décampent à la première alerte d’autochtones en approche ? La civilisation d’E.T. a parcouru 3 000 000 années lumières pour atteindre la Terre… Qu’y avait-il à craindre au point d’abandonner un membre de leur espèce ? Les enjeux paraissent peu élevés au regard de la perte subie qui obligera d’ailleurs l’équipe à revenir chercher leur camarade. Étrange. Il est possible d’y voir l’illustration d’une peur au détriment de l’esprit de corps ; les extraterrestres ne réagiraient pas forcément comme nous. Mais c’est sans doute une erreur de surinterpréter une situation bien plus basique : ils ont abandonné leur copain. Sans raison, si on regarde le film en prenant du recul. Une faille scénaristique qui légitime la légende des O.V.N.I.s fuyant toujours l’approche des êtres humains.

Dans District 9, les choses sont présentées sous un autre angle. Un vaisseau en piteux état est en vol stationnaire au-dessus de la ville de Johannesburg (Afrique du Sud). Au bout de 3 mois, les humains décident d’entrer à l’intérieur et trouvent des extraterrestres en état de détresse (malnutrition, mauvaise santé, aucun but) ; ils deviendront des « réfugiés » planétaire.
Le principe du vaisseau en panne sur Terre n’est pas une nouveauté, mais le principe d’extraterrestres parqués dans un district illustre justement les problèmes liés à la pauvreté et à la marginalisation d’une partie de la société humaine. C’est une métaphore sociétale.
Quoi qu’il en soit, est-il possible qu’un vaisseau aussi immense, avec une population d’1 million d’habitants, arrive sur une planète dans cet état ? S’agit-il d’un vaisseau-colonie comme celui que l’espèce humaine pourrait envoyer et qui serait arrivé à destination ? S’agit-il d’un vaisseau ayant été contraint de s’arrêter sur Terre ? Lorsqu’on entreprend un tel voyage, n’est-il pas logique de se déplacer en flotte ? Dans ce cas, où est le restant de la flotte ? N’y a-t-il pas de balise de détresse ?

Un vaisseau spatial, comme son nom l’indique, se déplace dans l’espace. Il paraît impensable de construire un tel vaisseau sans avoir de moyens techniques dignes de ce nom : même en mouvement, un vaisseau peut être réparé lors de sorties extravéhiculaires. Dans ce cas, le vaisseau aurait pu être réparé tout au long du voyage. En 2024, la création de pièces détachées est désormais possible grâce aux imprimantes 3D. Une civilisation qui aurait seulement 100 ans d’avance sur la nôtre aurait des outils particulièrement avancés afin de conserver l’intégrité de la flotte spatiale et réparer les avaries lors du voyage. Mais dans District 9, on nous présente les extraterrestres comme des civils à peine autonomes alors qu’ils sont suffisamment ingénieux pour fabriquer des armes qu’ils sont d’ailleurs les seuls à pouvoir utiliser. En revanche, on ne voit pas vraiment le développement d’ingénierie civile au sens large (véhicules, outils du quotidien). Un paradoxe pour une civilisation qui vient des étoiles et qui a dû survivre jusqu’à son arrivée sur Terre.

Un voyage interstellaire, par définition, implique de passer dans une zone vide de l’espace et donc dépourvue de ressources. Dans le cas où un vaisseau serait capable de freiner et d’accélérer comme bon lui semble, il n’aurait aucun intérêt à s’arrêter dans cette zone. Pire, c’est un endroit très dangereux pour une flotte spatiale qui subirait des dégâts. Cela aurait pu expliquer l’état de délabrement du vaisseau de District 9. Néanmoins, c’est omettre le fait qu’une civilisation suffisamment avancée doit et sait anticiper toutes les ressources nécessaires aux réparations d’une telle expédition. Au besoin elle peut même capturer quelques astéroïdes avant son départ, afin d’en extraire les richesses (eau, métaux, etc.) pendant tout le voyage. Il existe déjà de coûteux projets de capture d’astéroïdes, mais dans le cas d’une flotte spatiale voyageant pendant 7434 ans, ce ne serait là qu’un détail dans la liste des préparatifs.

L’histoire de District 9 est très immersive et exotique. Mais lorsqu’on prend un peu de recul, on peut se demander comment est-il possible qu’une telle épave se retrouve là et comment une population si nombreuse et peu qualifiée a-t-elle pu survivre à un voyage probablement long. La seule explication serait justement un voyage court (quelques années ou décennies) grâce à une technologie inconnue et la mentalité des extraterrestres aurait été de lancer ce vaisseau un peu comme une bouteille à la mer.

Septième art

Qu’on aime ces films ou pas, ils ont le mérite de poser des questions sous-jacentes intéressantes. Même s’il est probable que la réponse commune soit simplement de l’ordre de la faille scénaristique du « septième art » qu’est le cinéma…

Sites officiels

NASA – Alpha du Centaure

Quelques films concernés :

   

Majestueuses, spectaculaires et surprenantes. Voilà quelques-uns des superlatifs qui vous ont peut-être traversé l’esprit en découvrant ces immenses stations spatiales visibles par exemple dans Elysium, Interstellar et dernièrement dans l’épisode 5 de la saison 1 du Livre de Boba Fett ainsi que dans Moonfall.

Au commencement, il y avait la sphère de Dyson

L’idée germe tout d’abord dans la tête du physicien John Desmond Bernal. Il décrit dans son livre (The World, the Flesh and the Devil: An Enquiry into the Future of the Three Enemies of the Rational Soul) un habitat pour la colonisation spatiale. C’est ce que l’on qualifiera par la suite de « sphère de Bernal ». Il s’agit d’une sphère d’1,6 km de diamètre, en rotation, remplie d’air et dans laquelle on fabrique un sol permettant l’agriculture. Plusieurs zones sont consacrées aux habitations qui peuvent accueillir jusqu’à 30 000 personnes.

Olaf Stapledon, écrivain de science-fiction, reprend et adapte cette idée dans son roman Créateur d’étoiles de 1937. Il imagine comment des « pièges de lumières » immenses sont capables d’encercler une étoile entière. Le premier globe servirait à capturer la majeure partie de l’énergie solaire de l’étoile, les suivants serviraient d’habitats. Un autre écrivain, Raymond Z. Gallun, explique comment l’Humanité construit des anneaux de colonisation à partir du démantèlement de planètes entières. Ces anneaux seraient en orbite du soleil.

Le physicien Freeman Dyson reprend les idées de Stapledon et de Gallun à son compte en partant du principe qu’elles sont réalisables par des civilisations avancées. Il s’inspire également des travaux en cours de Nikolaï Kardachev, qui décrit les besoins énergétiques d’une civilisation qui traverserait les Âges sans s’éteindre.

En 1960, Dyson explique dans un article pour la revue Science qu’une civilisation extraterrestre pourrait avoir une avance technologique considérable par rapport aux Terriens. Il serait donc possible d’observer les traces de leur technologie avec un télescope. Dyson estime qu’une civilisation vivant dans un système semblable à celui du système solaire utiliserait une planète comme Jupiter pour construire cette sphère. Toujours en comparaison avec notre système solaire, le globe enfermant l’étoile aurait sa paroi (de 3 mètres d’épaisseur) après l’orbite de Mars. Cette taille colossale nécessiterait l’apport en matières premières de toute une planète : dans ce cas précis ce serait Jupiter qui serait recyclée !

Quatre ans plus tard, l’astronome Nikolaï Kardachev dévoile « l’échelle des civilisations galactiques ». Il s’est à son tour inspiré de l’article de Dyson pour enrichir ses travaux. Le principe est d’illustrer les progrès techniques d’une civilisation par une demande croissante en énergie. Kardachev résume ses recherches de la manière suivante :

Une civilisation de type 1 (K1 = échelle de Kardachev de type 1) est capable d’utiliser toute la puissance énergétique de sa planète. C’est-à-dire toutes les énergies que l’on exploite à l’heure actuelle (renouvelables et non renouvelables). On doit y ajouter la maitrise des énergies balbutiantes (en 2022) comme, par exemple, l’exploitation des forces marémotrices, les tours et les panneaux solaires, la géothermie et la biomasse. Enfin, l’Humanité devra apprendre à exploiter la puissance des volcans, celle de la foudre et celle des cyclones. Elle capte 10¹⁶ W d’énergie.

Une civilisation K2 est capable d’utiliser toute la puissance de son étoile qu’elle parvient à capter (typiquement avec une sphère de Dyson). Une civilisation K2 occupe plusieurs planètes de son système solaire et elle consomme 1 milliard de fois plus d’énergie qu’une civilisation K1. Elle capte 10²⁶ W d’énergie. Son influence est palpable et elle pourrait être détectable à l’aide des télescopes spécialisés dans la chasse aux exoplanètes et dans l’étude des étoiles.

Une civilisation K3 puise dans les ressources d’une galaxie entière. C’est une civilisation K2 à l’échelle galactique. On considère alors qu’elle est capable de se déplacer d’une étoile à une autre. Dans ce type de civilisation, des sphères de Dyson sont placées autour de toutes les étoiles et ces étoiles peuvent même être modifiées ou déplacées. La civilisation K3 consomme 10 milliards de fois plus d’énergie qu’une K2. Elle capte 10³⁶ W d’énergie.

Carl Sagan ajoute sa pierre à l’édifice en proposant d’autres types de civilisations :

• une civilisation K4 est donc une K3 capable de s’étendre sur une multitude de galaxies. Elle capte également le rayonnement intergalactique. Une K4 maîtrise l’Univers… Elle capte 10⁴⁶ W d’énergie.
• une civilisation K5 capterait une puissance inimaginable. Elle est présentée comme capable de voyager entre tous les Univers du multivers. Sa grande sœur, la K6 maîtrise l’espace-temps…

Bien sûr, cette échelle des civilisations est théorique et imparfaite. Elle présente les progrès technologiques d’une civilisation uniquement par la consommation énergétique. Or, les premiers ordinateurs, par exemple, consommaient beaucoup d’énergie. En comparaison, la même puissance de calcul ne consomme quasiment rien aujourd’hui. Mais cette consommation réduite est pénalisée par la population actuelle : il y a en effet beaucoup plus d’appareils et donc beaucoup plus de besoins en énergie. C’est donc une notion assez vague qu’il faut affiner.

On peut également considérer qu’un vaisseau de colonisation pourrait décoller dès aujourd’hui vers une exoplanète. Rien ne l’empêche techniquement, même si le voyage prendrait des milliers d’années et serait particulièrement dangereux. En pratique, l’Humanité serait parvenue à « coloniser les étoiles » et ne serait pourtant pas de type 3… Pire, cet hypothétique vaisseau très lent pourrait se faire doubler par une réelle civilisation terrienne K3 qui aurait finit par obtenir un voyage rapide entre les étoiles. Ce n’est donc pas seulement une vision anthropocentrée, c’est également un point de vue sur le devenir d’une civilisation et le chemin qu’elle emprunte.

Malgré ses défauts, l’échelle de Kardachev a permis de poser les bases d’une réflexion et d’un dialogue entre chercheurs. Cela a donné un nouvel écho à la sphère de Dyson et l’a popularisé.

Dyson parlait de mettre la sphère en rotation afin de créer une gravité suffisante pour accueillir une surpopulation dans le futur.

Plusieurs critiques ont alors vu le jour. Une civilisation en surpopulation serait-elle vraiment poussée à créer une sphère de Dyson ? L’instabilité géopolitique qu’engendre une surpopulation ne serait-elle pas en contradiction avec un chantier de 800 ans ? Quelle technologie pour exploiter Jupiter ? Une sphère d’une telle taille, en rotation autour d’une étoile, subirait des forces tellement puissantes qu’elle serait disloquée par les pôles.

Freeman Dyson répondit à toutes ces interrogations, avec son point de vue. Sur la remarque de la dislocation, il expliqua que la sphère n’était pas d’un bloc et qu’elle pouvait être fabriquée en « essaim » de plusieurs panneaux gigantesques formant un ensemble sphérique.

Stations Spatiales, Cylindre O’Neill et Tore de Stanford

Dans la fiction, certaines stations spatiales expliquent difficilement la présence d’une gravité artificielle (Babylon 5, Valérian et la Cité des mille planètes). D’autres mégastructures sont proposées et pensées plus sérieusement depuis des décennies. Wernher von Braun et Willy Ley imaginent dans les années 50 une structure

 en forme de roue de 76 mètres de diamètre et capable de reproduire une gravité artificielle afin de voyager vers Mars. Une maquette taille réelle de 7,3 mètres a même vu le jour en 1964, afin que la NASA puisse tester la faisabilité du projet. Même si l’idée n’est jamais allée plus loin, c’est sur ce même principe que se sont basés de nombreux films cherchant à illustrer une conquête de l’espace. C’est le cas notamment dans 2001, l’Odyssée de l’Espace ou Mission To Mars.

Ce projet a sans doute été une des sources d’inspiration du physicien et professeur à Princeton, Gerard O’Neill. Tout commence dans le début des années 1970 à l’université Princeton (New Jersey, USA). L’Homme vient de marcher sur la Lune et le professeur Gerard O’Neill imagine avec ses étudiants la suite de cette conquête spatiale : comment créer l’équivalent de nos villes terriennes dans l’espace ? O’Neill a en effet repris plusieurs idées afin d’améliorer ces habitats et les populariser. Il les baptisa « îles ».

Island One était une petite sphère de Bernal modifiée, avec 500 mètres de diamètre.

Sur le même principe, Island Two mesurait quant à elle 1600 mètres de diamètres.

Island Three, aujourd’hui connue sous le nom de Cylindre O’Neill était en revanche un concept très différent. Encore une fois, l’idée n’était pas nouvelle. Dès 1954, Hermann Oberth décrivit des cylindres-colonies destinés aux voyages spatiaux. L’ensemble des travaux de ce physicien allemand-austro-hongrois, ont d’ailleurs formé toute la première génération des ingénieurs de fusées (Wernher von Braun fut l’un des élèves d’Oberth).

Mais revenons à Gerard O’Neill : il publia donc les travaux de son Cylindre dans un article de 1974. Le principe, encore une fois, est de recréer une gravité artificielle. Il s’agit de deux cylindres rotatifs qui tournent dans des sens opposés. Cela permet de ne pas subir l’effet gyroscopique qui déstabiliserait l’orbite. Les deux cylindres mesurent 8 km de diamètre et jusqu’à 32 km de long.

L’avantage, par rapport à une sphère de Brendal, est l’étendue de vastes zones planes permettant l’habitat ou l’agriculture. Chacune de ces zones alterne avec une surface de fenêtres. On compte ainsi 3 zones de terre et 3 zones de fenêtres par cylindre. L’atmosphère reproduite à l’intérieur permettrait de protéger du rayonnement cosmique. De plus, une petite météorologie pourrait être contrôlée facilement en manipulant la composition de l’air et la luminosité générée à l’aide de miroirs exposés au soleil.

On retrouve ce Cylindre O’Neill dans de nombreuses œuvres de fiction comme notamment le vaisseau-arche du film Interstellar, mais aussi la mégastructure « Citadelle » dans le jeu-vidéo Mass-Effect. En 2000, lors d’une conférence de la NASA nommée Turning Goals into Reality, Tom McKendree proposa un concept similaire. La différence fondamentale dans ce Cylindre de McKendree, c’est que l’acier est remplacé par des nanotubes de carbone. Cela a pour conséquence d’augmenter considérablement la taille possible de la mégastructure. Le diamètre passe de 8 km à 920 km ! Avec un tel diamètre, il devient envisageable de retenir l’atmosphère par la seule gravité et rotation. Comme pour O’Neill, les deux cylindres alterneraient terres et fenêtres. La surface habitable totale serait de 13 millions de km² soit quasiment la surface de la Russie (17 millions de km²).

En 1975 et 76, une étude fut proposée par la NASA à l’université de Stanford sur le thème des colonies spatiales. C’est d’ici qu’émergea le tore de Stanford, une nouvelle version d’Island One, améliorée. Il s’agit d’une sorte de bouée géante d’1,8 km de diamètre avec un moyeu central. Ce dernier permet l’atterrissage des vaisseaux et la distribution vers le tore. Le tore en rotation offrirait donc une gravité artificielle qui permettrait d’y loger 10 000 personnes. Le diamètre du tube ferait 130 mètres et il s’étendrait sur 5623 mètres de distance. Quant à la lumière du Soleil, elle serait gérée grâce à un

 

ingénieux système de miroirs. La mégastructure évoluerait dans l’espace au niveau du Point de Lagrange Terre-Lune L5. Le tore de Stanford nécessiterait 10 millions de tonnes de matériaux qui pourraient être extraits de la Lune. Un stockage serait fait au Point de Lagrange L2 avant d’acheminer les matériaux et les

fournitures nécessaires au Point L5. C’est sur ce principe qu’est basée la partie baptisée Presidium toujours dans le jeu-vidéo Mass-Effect. Quant au film Elysium, il reprend des éléments du Tore de Stanford, combinés aux stations spatiales en forme de roue. En principe, le tore de Stanford maintient l’atmosphère grâce à un « toit ». Cependant, dans Elysium, il n’y a pas de toit et les proportions laissent apparaitre des murs de seulement quelques kilomètres de haut. La structure n’est donc pas viable, sauf si l’on considère qu’il existe un toit de type « champ de force » ou « bouclier » qui retient effectivement l’atmosphère.

Un monde d’anneaux de plus en plus grands

S’agit-il d’un croisement de la « roue station spatiale » avec le cylindre de McKendree qui a donné naissance à l’anneau Bishop ? Cet anneau en rotation porte le nom de l’ingénieur en aéronautique et technologie spatiale, Forrest Bishop. Il publie en 1997 cette proposition d’habitat spatial cylindrique. Elle est semblable au Cylindre McKendree, car elle utilise également des nanotubes de carbone. En revanche, l’anneau Bishop est moins long, d’où son nom d’« anneau » et non de « cylindre ». Il ferait 1000 km de rayon sur 500 km de large. Contrairement aux Cylindres O’Neill et McKendree, il n’y a pas d’alternance entre zones de terres et zones de fenêtres. Toute la surface occupée représenterait 3 millions de km² (quasiment la taille de l’Inde). Les murs de cet anneau pourraient s’élever jusqu’à 200 km de haut ; ainsi, l’atmosphère ne pourrait pas s’échapper.

Néanmoins, ce n’est pas le type d’anneau le plus connu lorsqu’on évoque ce type de mégastructures. Les très célèbres anneaux « Halo » du jeu vidéo éponyme ne se basent pas sur une version plus étroite, mais tout simplement plus grande tout en conservant une largeur similaire. Leur diamètre est en effet 10 fois plus grand (10 000 km) que l’anneau Bishop. De plus, ils orbitent généralement autour de planètes. Là encore, les terres de l’anneau font parfois la taille de pays entiers.

Dans la série Star Wars : Le Livre de Boba Fett, on peut apercevoir l’anneau Glavis. Il s’agit vraisemblablement d’un modèle plus grand que celui de Halo, car il semblerait qu’il entoure entièrement une étoile de petite taille.

Cependant, il diffère par l’absence de murs sur les côtés. Il est également particulièrement très étroit, ce qui parait paradoxal. Une atmosphère est présente, mais elle est probablement retenue par une protection imaginaire comme c’est le cas sur les vaisseaux destroyers par exemple. Sans vue d’ensemble, il est difficile de décrire les caractéristiques exactes de cet anneau. Peut-être n’est-il même pas complet. C’est le cas par exemple dans le film La Planète au Trésor. Dans ce film, la mégastructure est beaucoup plus petite et sa forme en arc de cercle dessine un superbe clair de Lune.

Dans l’univers de science-fiction de l’écrivain Iain Banks, on trouve également des mégastructures en forme d’anneaux : les Orbitales. Celles-ci sont d’un tout autre niveau. Leur diamètre gigantesque est d’environ 3 millions de kilomètres. Chacune des plaques qui composent l’anneau fait d’ailleurs la taille d’un continent. Comme dans les exemples précédents, l’anneau est en rotation pour pouvoir créer des forces gravitationnelles égales à 1g (pesanteur terrestre normale). Sur Terre, l’atmosphère est piégée par la gravité. En effet, 1 m³ d’oxygène ou 1 m³ d’azote pèse environ 1 kg. Le déplacement des molécules n’est que de 500 mètres par seconde alors qu’il faudrait qu’elles se déplacent à 11,2 km/s pour atteindre la vitesse de libération (qui permet d’échapper à la gravité terrestre). Sur un anneau, il faut donc simplement reproduire cette gravité pour y maintenir l’atmosphère. Cependant, la Terre est une sphère, l’anneau doit donc avoir des murs qui atteignent des centaines de kilomètres de hauteur, pour empêcher l’évacuation de l’atmosphère sur les côtés. De plus, ces anneaux-mondes sont immenses et conçus pour que leur rotation dure une journée terrestre.

Mais toutes ces mégastructures n’auraient peut-être jamais été imaginées sans l’écrivain Larry Niven qui publia en 1970 son roman Ringworld. L’anneau-monde de Ringworld est un anneau artificiel d’une taille difficilement concevable, capable d’encercler une étoile. Il a été fabriqué par une civilisation extraterrestre

avec une avance technologique considérable. C’est l’anneau capable de gouverner tous les autres… Comme les Orbitales, il est suffisamment grand pour maintenir sa propre atmosphère et un terrain habitable. L’anneau fait 1 million de kilomètres d’épaisseur et 1,6 million de kilomètres de largeur. Pour avoir un ordre d’idée, faire le tour de la Terre ne prend que 40 075 kilomètres… L’anneau-monde est bordé par des murs intérieurs qui s’élèvent, là encore, à plusieurs centaines de kilomètres de haut. Le rayon de Ringworld est à peu près égal à celui de l’orbite de la Terre autour du Soleil. C’est à dire que notre Soleil serait au centre de l’anneau. Son diamètre représente donc, environ, 299 millions de kilomètres. Sa circonférence, inimaginable, est celle de l’orbite terrestre : 930 millions de kilomètres. En résumé, la surface habitable est équivalente à 3 millions de fois la surface totale de la Terre… Un deuxième anneau, plus proche du soleil, est construit à partir de pare-soleil reliés entre eux de façon espacée, grâce à des câbles ultrarésistants. Pour créer l’alternance jour-nuit, ce deuxième anneau tourne légèrement plus vite que l’anneau principal. C’est d’ailleurs exactement ce type d’anneau-accessoire que l’on trouve dans l’anneau Glavis de la série Star Wars, Le Livre de Boba Fett fortement inspiré de Ringworld.

Devant de telles dimensions, la corrélation avec la sphère de Dyson devient évidente et la boucle est bouclée. Niven avait connaissance des travaux de Dyson. Les problèmes de résistance aux pôles de la sphère de Dyson avaient mis en lumière l’intérêt et la stabilité de l’équateur. Faire un anneau-monde, c’est tout simplement privilégier l’équivalent de l’équateur de la sphère de Dyson, sans les défauts. C’est-à-dire qu’un simple anneau captera toujours beaucoup plus d’énergie qu’une planète entière. Vivre sur un tel anneau ne serait pas différent de la vie sur Terre. Si un observateur se trouvait au sol de Ringworld, il est fort probable qu’il ne s’apercevrait qu’à peine qu’il vit sur un anneau. Il serait même impossible de se rendre compte qu’il s’agit d’un anneau sans lever les yeux au ciel. Comme sur Terre, certaines montagnes ne sont parfois visibles à l’horizon que lorsque la météo est clémente. De la même façon, il serait possible d’apercevoir la structure plus nettement par beau temps… dans l’horizon lointain.

On retrouve un mélange de concepts dans le film Moonfall. Bien sûr beaucoup plus petite, la Lune est elle-même une sphère de Dyson entourant une naine blanche. Même si le film s’écarte totalement d’une vision scientifique, il illustre assez bien le principe de Dyson. De plus, le cœur fictif de la Lune est composé d’anneaux qui encerclent la naine blanche. Sur ces anneaux sont parfaitement visibles des zones d’habitation et de cultures comme celles d’Elysium ou de Star Wars.

Créer un écosystème viable : Biosphère 2

Qu’il s’agisse d’une civilisation de type 2 ou 3, il lui faudra apprendre à concevoir un écosystème, une atmosphère, en un mot : une biosphère viable dans un environnement aussi hostile que l’espace.

Il serait donc difficile de conclure cet article sans évoquer le projet Biosphère 2. Il s’agit d’une idée imaginée par John Allen et Edward Bass, qui créèrent pour cela la société Space Biosphere Ventures. Ce projet entré en service en 1991 avait pour but d’étudier la possibilité de vivre dans un circuit fermé. Construite dans le désert de l’Arizona, la cité futuriste ambitionnait de préparer la vie dans l’espace ainsi que la colonisation de Mars. Elle fut nommée Biosphère 2, par analogie avec la Biosphère 1, la planète Terre. Pour être isolée du sol, la structure a été conçue avec une première couche de béton, suivi d’une couche d’acier et pour finir une deuxième couche de béton. Ce sont ensuite 30 000 tonnes de terre végétale qui y ont été déposées. Quant à l’isolation de l’atmosphère, ce sont des verrières qui ont joué ce rôle.

De nombreux scientifiques promirent un désastre avant le premier coup de pelle. Une des critiques les plus virulentes fut celle-ci : « du New Age qui se fait passer pour de la science ». En effet, l’expérience n’était pas scientifique à tous les points de vue. D’ailleurs, certains des occupants, les « bionautes », n’avaient pas de qualifications scientifiques.

Les nuages limitèrent la production végétale, les pollinisateurs ne survécurent pas et une invasion de nuisibles eut lieu. Les bionautes ont fini par subir la malnutrition en raison d’une production de nourriture en dessous de leur consommation. Des tensions divisèrent alors l’équipe en deux groupes, ceux qui respectaient les règles du projet et ceux qui eurent recours à des ravitaillements clandestins et des vivres dissimulés dans le biome. Puis l’oxygène vint à manquer, ce qui donna l’équivalent d’un air plus difficilement respirable comme celui que l’on trouve en haute altitude. Les animaux d’élevage moururent les uns après les autres. La chute d’oxygène fut ensuite expliquée par la découverte d’une « vie bactérienne intense fortement consommatrice d’oxygène ». Cette vie venait de la matière organique qui avait été enfouie dans le sol afin de le fertiliser. Il aurait alors fallu remplacer l’intégralité de la terre pour reprendre le projet dans de bonnes conditions. Devant ce désastre, la direction poursuivit l’expérience, mais avec un ravitaillement officiel en oxygène et en nourriture : c’était un échec assumé.

Même si la Biosphère 2 fut vivement critiquée, elle a également apporté des données sur ce qu’il faut éviter et les risques d’un circuit fermé. En comparaison, la planète Terre est une véritable corne d’abondance. Le circuit fermé de notre planète est une vraie prouesse… lorsqu’il n’est pas déréglé.
Biopshère 2 est une bonne leçon pour l’avenir : qu’il s’agisse d’une mégastructure ou d’un biome martien, tenter de reproduire un écosystème entier n’est pas une tâche aisée. Si ces futures colonies existent un jour, il faudra être particulièrement efficace, car pour retrouver un peu d’oxygène il ne suffira pas d’ouvrir une fenêtre …

Sources :
Les technosignatures et la recherche d’intelligence extraterrestre
Échelle de Kardashev (et paradoxe de Fermi)
Colonies spatiales (NASA)
Biosphère 2
Analyse sur Biosphère 2

Films concernés :

Europe, le glaçon :
Si on cherche de la glace, il n’est pas nécessaire d’aller très loin.
Située à 5 années de chez nous (la sonde Galileo a mis environ 6 ans pour faire le voyage Terre-Jupiter), Europe est l’un des nombreux satellites naturels de Jupiter. Découverte dès 1610 par Galilée, son nom vient de la mythologie grecque. Pour les amateurs d’astronomie, Europe est visible selon certaines périodes à l’aide de jumelles ou d’un télescope.
Ci-contre, une photo prise par la sonde Galileo en 1997.

Quelques diamètres pour avoir une idée de la taille d’Europe :
Europe : 3 121 km
La Lune : 3 474 km
Mercure : 4 878 km
La Terre : 12 756 km

Il y fait plus froid que sur Hoth : -148.15°C, de quoi être pétrifié. La surface est essentiellement composée de glace d’eau. On aurait l’impression de se promener en plein hiver polaire, car le soleil est beaucoup trop loin.
D’après les scientifiques, il y aurait sans doute de l’eau liquide sous la glace (de 5 à 100 km d’épaisseur selon les endroits) car il y ferait plus chaud : cela s’explique par l’activité du noyau et les frictions des marrées engendrées par Jupiter toute proche.
Voici un schéma expliquant les deux hypothèses les plus répandues pour expliquer la présence d’eau liquide sous la surface (certains scientifiques parlent d’un océan de 100 km de profondeur). Dans la première hypothèse, la chaleur atteint directement la glace et créé de puissants geysers ; dans la seconde, il y a une étape intermédiaire avec un mélange de « glace réchauffée » et d’eau.

Bonne nouvelle : son atmosphère est composée de dioxygène ; mais elle est très ténue.
En revanche, la gravité est 7 fois moins importante que celle de la Terre. On y serait donc plus légers que sur la Lune ! Pas terrible pour une colonisation à grande échelle. Et un peu trop hostile, même comme base de repli. Surtout quand on pense aux radiations mortelles provenant de Jupiter. Pourtant, cette lune de Jupiter sera la destination de plusieurs programmes spatiaux dans les années à venir. L’un des objectifs sera de chercher des traces de vie, sous la glace, à l’abri des radiations.

Mise à jour du 09/08/12
Avez-vous entendu parler de Bill Stone ? C’est le président et PDG de Stone Aerospace. Cet explorateur a l’intention d’envoyer un robot sur Europe. Il travaille actuellement sur le développement d’Endurance (Environmentally Non-Disturbing Under-ice Robotic ANtarctiC Explorer). Ce robot passe des tests d’entrainement dans le lac Bonney en Antarctique. Il y fait un froid de – 30°C. Endurance est équipé d’une centaine de capteurs, de 4 caméras, d’un scanner et d’un détecteur laser. Actuellement, pour traiter toutes ces données, il faut 45 ordinateurs ! Le robot est capable de retrouver son point de départ après avoir exploré une zone. C’est tout l’enjeu de ce programme, car il faudra récupérer les informations une fois que le robot se promènera sous la glace d’Europe.

Quel est l’objectif de Bill Stone ? Trouver de la vie ailleurs que sur Terre, et pour cela :
– Il faut tout d’abord envoyer une sonde qui fera un voyage de 5 ans.
– De cette sonde, un module se détachera et se posera à la surface d’Europe.
– Ensuite, le module lancera une sorte de foreuse indépendante qui traversera la glace. Grâce à un système de capteurs très développés, l’engin se fraiera un chemin en évitant les éventuels astéroïdes et blocs de roches pris dans la glace (cette étape dure 2 mois)
– La glace traversée, ce sera au tour de la foreuse de lancer le « vaisseau mère » : un sous marin dont le but sera d’explorer de façon générale en allant jusqu’au fond de l’océan ; sans doute dans une obscurité totale (à moins qu’un volcan ou des organismes bioluminescents apportent de la lumière).
– Si le vaisseau mère remarque quelque chose d’intérêt, il ne va pas s’y risquer. Il va larguer l’un de ses trois robots qui seront les descendants d’Endurance.

    

Mise à jour du 23/01/2014
Rendu publique il n’y a que quelques jours seulement (le 11/12/2013) après 3 ans de silence, une nouvelle particulièrement surprenante s’est répandue comme une trainée de poudre : on a trouvé de la vie sous la glace !

Alors bien sûr ce n’est pas sous la glace d’un lac ou bien au Pôle Nord ; il s’agit du Pôle Sud : l’Antarctique pour être précis, ce continent gelé habité par les pingouins et quelques scientifiques.
L’équipe ANDRILL (ANtarctic geological DRILLing) voulait tester une imagerie embarquée à bord d’un robot pour prendre des photographies sous la glace. Il aura fallu percer un trou de 250 à 260 mètres de profondeur pour pouvoir atteindre de l’eau liquide. Ce plateau de glace recouvre une eau qui se trouve à 40 mètres en dessous du niveau de la mer.

C’est là qu’ils ont découvert une anémone de mer ! De prime abord, on pourrait trouver cela banal, mais il s’agit d’une espèce non répertoriée, baptisée Edwardsiella andrillae.
Elle vit la tête en bas, dans une eau en dessous de 0°C et le corps fixé sous la glace ! La vie dans ces conditions qui nous paraissent extrêmes, a pourtant l’air d’y être riche. Ce sont de véritables champs d’anémones que le robot SCINI (Submersible Capable of under-Ice Navigation and Imaging) a pu photographier. Elles mesurent de 2,5 à 10 cm de long, selon qu’elles sont contractées ou non.

Les scientifiques ont également pu observer des poissons se déplaçant sous la glace parmi les anémones. Ils sont « à l’envers » car le dessous de la glace leur sert de sol sur lequel ils évoluent.

Ces découvertes qui sortent de l’ordinaire, nous rappellent à quel point nous ignorons tant de choses sur nos océans et ce qu’ils abritent. En effet, à l’heure actuelle, la surface de la Lune est parfaitement cartographiée et beaucoup mieux connue que ne le sont nos fonds marins.

Une déduction suit cette nouvelle : la vie peut exister sous 250 mètres de glace, dans une eau en dessous de 0°C ! Nous ne sommes pas dans le cas de bactéries autour d’une source d’eau chaude, il s’agit d’organismes développés s’accommodant de leur milieu.
Europe, notre planète Hoth à nous, pourrait donc abriter de tels organismes. La NASA suit donc avec attention toute cette affaire et attend déjà des nouvelles de la prochaine mission qui devrait avoir lieu en 2015.

Gliese 1214b, le hammam :
Une planète océan, en voici une belle !
Découverte en 2009, elle est régulièrement réévaluée à cause de ses caractéristiques si étranges.
Située dans la constellation d’Ophiuchus, Gliese 1214b est une « super-terre ». Elle serait principalement composée d’eau. Une vraie Kamino !

Ci-contre, une vue d’artiste.
De nouveau, des diamètres pour se faire une idée :
La Terre : 12 756 km
Gliese 1214b : 34 161 km
Neptune : 49 528 km

Gliese 1214b est entre deux genres : la classe des planètes de type tellurique (la Terre, Mars, etc) et la classe des géantes gazeuses (Neptune, Uranus, etc). Le nouveau genre, donc, est celui des « super-terres ». Des super-terres, il n’y en a pas beaucoup pour le moment (moins d’une dizaine d’exoplanètes).
D’après les scientifiques, la chaleur est si intense sur Gliese 1214b, qu’une grande partie d’hélium et d’hydrogène se serait échappée depuis des milliards d’années… ne laissant que de l’eau ! Voilà comment serait passée Gliese 1214b du statut de géante gazeuse à celui de planète océan. L’hypothèse s’est vue confirmée par les derniers résultats du célèbre télescope spatial Hubble.

Il faudra faire un voyage de 42 années lumière pour pouvoir l’atteindre. Ensuite le vaisseau devrait traverser une atmosphère très épaisse composée de vapeur d’eau. Mais une fois amerri, il vaut mieux éviter de prendre l’air… ! Déjà, ce sera difficile d’admirer un ciel bleu, vu l’épaisseur de l’atmosphère et son agitation. De plus, Gliese 1214b est 60 fois plus proche de son étoile que ne l’est la Terre du Soleil. Avec une température ambiante d’environ 230°C, la baignade risque de ne pas durer longtemps. Une planète plus proche de la cure thermale (voire thermique ?) que de Kamino !
Dans l’avenir, cette planète fera l’objet de nouvelles études pour avoir une meilleure idée de ses caractéristiques.

GJ-436b, l’intriguante :
Dans le même genre que Gliese 1214b, on trouve GJ-436b. Elle est à 33 années lumière de notre Terre, dans la constellation du Lion. Cette géante gazeuse peut être considérée comme une planète océan… de glace !

Ci-contre, une vue d’artiste.
Petit aperçu de son diamètre :
Neptune : 49 528 km
GJ-436b : 50 387 km
Uranus : 51 118 km
Saturne : 120 536 km

Elle est composée de glace chaude et d’une atmosphère de 300°C. La glace chaude (qui n’existe pas sur Terre à l’état naturel) est en fait de l’eau qui subit une énorme pression provoquant ainsi un état solide, même avec une température ambiante de 300°C. Vu son orbite, il pourrait faire plus chaud que cela encore, si son soleil n’était pas une étoile naine.
Découverte en 2004 par la méthode de transit, cette planète ne cesse de surprendre les astronomes. Elle contredit les calculs et les connaissances des scientifiques. Une telle planète dans notre système solaire devrait avoir beaucoup de méthane et une petite quantité de monoxyde de carbone. Or, c’est tout le contraire que les scientifiques constatent.
Certains d’entre eux n’hésitent pas à dire que « quelque chose » consomme le méthane et produit du monoxyde de carbone, tout comme la vie transforme notre dioxyde de carbone pour produire du dioxygène (grâce aux plantes, au phytoplancton…).
La question réside sur ce « quelque chose ». Un mécanisme chimique inconnu ? ou peut-être de la vie ?
Tout un programme…

Encelade, l’enneigé :
Ce satellite naturel de Saturne se trouve à un peu moins de sept ans de voyage de notre Terre (lancée en novembre 1997, la sonde Cassini a atteint Saturne en janvier 2004). Encelade a été découvert le 28 août 1789 par William Herschel. Les sondes Voyager 1 et 2 ont apporté des informations, mais c’est la sonde Cassini qui nous en apprend le plus.
Encelade est un très petit satellite de 513 km de diamètre recouvert de glace ; il a comme un air de Hoth ! Cette lune de Saturne est plus petite que la France et notre Lune est pratiquement sept fois plus grosse qu’elle !
Elle est si peu massive que, théoriquement, elle serait incapable de retenir une atmosphère. Pourtant, d’après les scientifiques, Encelade possède bien une atmosphère. Loin d’être inerte, Encelade a une forte activité géologique. Sa tectonique des plaques génère des fissures que l’on trouve au pôle sud. Certaines de ses failles sont si impressionnantes qu’elles sont surnommées « les rayures de tigre ». L’une d’elle s’appelle Labtayt Sulci ; profonde d’un kilomètre, il n’est pas difficile de la remarquer.
La tectonique des plaques provoque donc des cryovolcans puissants qui alimentent d’immenses geysers. Une partie de l’eau s’échappe donc définitivement de cette lune pour former l’anneau E de Saturne. L’autre partie retombe sur Encelade, sous forme de neige (il fait -200°C) et maintient la présence d’une atmosphère. Selon les chercheurs, il neigerait ainsi depuis 100 millions d’années (calcul réalisé à partir des 100 mètres de hauteur de neige dans le pôle sud).
Etant donné la chaleur et l’activité d’Encelade, ils pensent qu’il y a sans doute un océan bien liquide sous la surface. Il contiendrait le sodium qu’on retrouve dans les panaches de glace et pourrait peut-être abriter de la vie dans des eaux souterraines proches de 0°C.
Quoi qu’il en soit, Encelade crache littéralement sur tout l’anneau E de Saturne. La petite lune l’alimente en glace, arrose les autres lunes, se reprend ce qu’elle a craché (puisqu’elle tourne autour de Saturne) et elle modifie même l’atmosphère de Saturne.
Ce bout de caillou est petit mais costaud !
D’autres données devraient arriver dans les années qui viennent pour tenter d’élucider certains des mystères d’Encelade.

Mise à jour suite à l’actualité du 18 avril 2013

Kepler-62f et Kepler-62e, les jumelles habitables:

 C’est dans le système solaire « Kepler-62 » qu’ont été découvertes 5 nouvelles exoplanètes. Rien de surprenant jusque-là. La joie des astronomes vient du fait que deux d’entre elles seraient situées dans une zone habitable.
En effet, les deux planètes de type Super-Terre possèdent une atmosphère qui semble nuageuse et elles sont recouverte d’eau !
Kepler-62e fait le tour de son étoile (plus petite et plus froide que notre soleil : une naine rouge) en seulement 122 jours. Quant à Kepler-62f, elle orbite en 267 jours.

Une idée de leurs diamètres :
La Terre : 12 756 km
Kepler-62f : 17 986 km
Kepler-62e : 20 537 km
Neptune : 49 528 km

D’après les quelques données collectées, les océans qui recouvrent chacune des deux Super-Terres viendraient de la fonte d’une épaisse couche de glace datant d’une époque où les planètes étaient plus éloignées de leur étoile. En se rapprochant de leur soleil, Kepler-62f et Kepler-62e ont vu naître leurs océans planétaire. C’est comme si Hoth s’était mise à fondre, pour devenir Kamino ! Et cette fois, on a deux Kamino pour le prix d’une. Les océans seraient profonds de plusieurs dizaines de kilomètres (ce qui n’est pas sans rappeler les autres exoplanètes) et les conditions idéales à la vie (chaleur, pression, gravité) pourraient être réunies.
Ces planètes seraient donc habitables. Mais sont-elles déjà habitées ? Étant basée sur une évolution sous marine, une espèce exotique n’aurait pas l’accès au feu comme le souligne Lisa Kaltenegger (astronome à l’Institut Max Planck) : Si vie il y avait sur ces mondes, elle serait sous-marine, sans accès facile aux métaux, à l’électricité, au feu ou à la métallurgie.
Cela laisse donc penser qu’une forme de vie avancée comme celle de Kamino ne serait pas possible. Il faudrait donc que, sous une forme ou une autre, des êtres aient réussi à s’approprier le feu ou une énergie semblable pour pouvoir passer à un stade supérieur dans leur évolution.
Mais les exoplanètes ne sont pas exotiques pour rien. Pour le moment on ne peut être sûr de rien. Le plus simple est encore d’y aller. Malheureusement, cela risque de ne pas être pour tout de suite, car le système solaire Kepler-62 se situe à 1200 années-lumière de nous, dans la constellation de la Lyre…

Sources et infos :

Sites officiels :
Communiqué de la NASA (Kepler-62f et Kepler-62e)
Publication des astronomes + PDF
L’interview de Lisa Kaltenegger sur le blog Passeur de science
Mission Galileo
Le catalogue des exoplanètes
Stone Aerospace
PLOS ONE
ANDRILL

Vidéos :
Encelade, images analysées
Europe, une lune de Jupiter (documentaire sur le projet de Bill Stone)
Les anémones sous la glace

Films

Dans la série The Expanse, c’est toute une économie qui est basée sur l’exploitation minière. La politique et les conflits entre la Terre, Mars et les Ceinturiens sont liés de façon plus ou moins directe à cette exploitation.

Alors, coloniser un astéroïde… c’est pour quand ?

Des ressources limitées et une planète insuffisante
En 1986, pour la première fois, l’humanité consomma autant de ressources que ce que la planète était capable de produire sur la même période.
Depuis, l’humanité consomme chaque année plus de ressources que ce que la Terre peut fournir en 365 jours. Nous vivons donc à crédit. En 2012, nous avons consommé toute la production renouvelable annuelle de la Terre en seulement 8 mois !
Sur le graphique ci-contre, il n’est pas difficile de constater que l’écart se creuse de façon conséquente tous les 5 ans. Ces dates sont approximatives, mais elles sont là pour rappeler que ce système n’est pas viable ni économiquement, ni écologiquement. Actuellement, l’humanité a besoin d’1,4 planète pour garantir son mode de vie.
Voici comment ces données sont calculées par GLOBAL FOOTPRINT :
Jour de dépassement global = (biocapacité mondiale / empreinte écologique mondiale) x 365
Comment remédier au problème des ressources ? Pour la biomasse on ne peut que tenter de réduire la consommation, puisqu’on ne connaît pas encore d’autre planète proche disposant de biomasse.
En revanche, pour les ressources en métaux, terres rares, minéraux et eau, il y a les astéroïdes !

Le programme NEW FRONTIER (NASA)
Ce programme est actuellement composé de trois missions dont deux sont en cours.
La première sonde est NEW HORIZONS. Lancée en 2006, sa destination est Pluton pour juillet 2015. Une fois sa mission accomplie, la sonde pourra survoler des astéroïdes de la ceinture de Kuiper. Dès 2006 la sonde a eu l’occasion de tester ses outils sur l’astéroïde JF56 dans la ceinture d’astéroïde en prenant un cliché lointain. Un test capital pour la suite de la mission vers Pluton et un bon signe pour le survol des astéroïdes.
Actuellement la sonde se situe entre Uranus et Pluton.
La deuxième sonde est JUNO, dont le but est d’étudier Jupiter.
La troisième sonde, qui nous intéresse le plus, s’appelle OSIRIS-REX. Cette mission de la NASA a pour objectif de s’intéresser à un astéroïde répondant au doux nom de 1999 RQ36. Le caillou mesure tout de même 575 mètres de diamètre. OSIRIS-REX décollera en 2016 et atteindra l’astéroïde après 3 ans de voyage. Une fois à 3km de l’astéroïde, la sonde va le cartographier pendant 6 mois. Elle en profitera pour mesurer l’effet Yarkovsky. La sonde s’approchera ensuite dans une zone choisie – à portée du bras robotique – et elle prélèvera des échantillons. Elle emportera ensuite son précieux contenu pour la Terre en 2023.
Les scientifiques espèrent y découvrir des traces de vie primitives, actuelles ou passées.
Une telle découverte permettrait de confirmer la théorie de la panspermie de notre planète. La panspermie est une théorie qui considère que la vie est venue de l’extérieur de la Terre (astéroïdes, comètes, débris de collisions avec une autre planète pleine de vie, etc). Cette théorie ne fait pas consensus et si elle se vérifiait, ce serait une véritable découverte sur l’histoire de notre système solaire et de notre planète. Cela pourrait également remettre en cause certaines idées fondamentales sur la présence de la vie dans l’univers.
De plus, la sonde relèvera toutes les caractéristiques physico-chimiques qui nous permettront d’en apprendre plus sur 1999 RQ36 et sur les astéroïdes en général.
Le projet n’est pas anodin : « C’est une étape cruciale dans la réalisation des objectifs énoncés par le président Obama visant à étendre notre portée au-delà de l’orbite terrestre basse et à explorer l’espace profond » explique l’administrateur de la NASA, Bolden DE CHARLIE. « Ce sont des missions robotiques comme celles-ci qui ouvriront la voie pour les futures missions spatiales humaines vers un astéroïde, et d’autres destinations de l’espace lointain. »
Destination : Mars
L’idée est dans des cartons de la NASA. Non de construire des complexes médicaux sur des astéroïdes, mais tout simplement de s’y installer.
C’est déjà plus ou moins prévu pour les deux lunes de Mars (Phobos et Deimos). Deux lunes qui ressemblent beaucoup à des astéroïdes. Une des hypothèses les plus répandues sur leur création est qu’il s’agirait en réalité de deux astéroïdes capturés par l’attraction de Mars il y a 3 milliards d’années. On estime aussi, selon l’orbite, qu’il serait plus probable que les astéroïdes soient le résultat d’impacts sur Mars ou bien le résultat d’une simple accrétion de matière à l’époque de la création de Mars. Finalement les deux dernières hypothèses sont assez proches de celles que l’on peut trouver sur la création de la Lune.
Le but de la NASA est donc d’élucider le mystère et de s’y installer.

Le premier pas sur un astéroïde
La NASA a également l’objectif dans un futur plus proche (2025), d’envoyer des hommes sur un astéroïde plus « classique ». Ils auront pour mission d’analyser la roche pour déterminer si elle renferme des richesses et de s’assurer qu’on puisse les détruire.

Pour ce faire, la mission d’entrainement NEEMO (NASA Extreme Environment Mission Operations) fait plonger les aquanautes 20 mètres sous l’eau à destination de la station Aquarius (sud-est de la Floride). Le but de ces simulations est de reproduire des situations que les astronautes pourraient retrouver dans l’espace. Ce sera le voyage le plus long et le plus distant fait par l’homme à ce jour. En effet la distance maximale sur laquelle travaille la NASA est de 4,8 millions de kilomètres. Pour une mission sur place de seulement 1 mois, avant de rentrer.
Ce voyage prévu pour 2020 serait donc d’un an aller-retour !
Quand on connait la taille d’Aquarius (14m de long sur 3m de diamètre), on comprend le rapprochement. La dernière cession de 13 jours d’entrainement pour la NASA (juin 2012) a permis de :
– Pratiquer des phases d’approche, d’ancrage à l’astéroïde fictif, de transition et de déploiement d’outils
– Vérifier l’efficacité des SEV qui se sont donc trouvé sur les fond marins,
– Tester l’interactivité entre les SEV, l’équipage et leurs activités extravéhiculaires,
– Décider de l’effectif de la futur mission : 3 personnes ou 4 ? Quel impact sur la mission ? etc.
Les communications avec la surface étaient volontairement retardées de 50 secondes pour représenter les 15 millions de km de la mission.
La NASA a déjà eu l’occasion en 2004 de procéder à des opérations médicales par l’intermédiaire de communications avec la surface. Au programme ont été effectuées : cœlioscopie, ablation de la vésicule biliaire, suppression de calculs rénaux, suture d’artères.
Les astronautes sont près ; faut-il encore leur trouver un véhicule…
La Chine au rendez-vous
Explorer les astéroïdes c’est bien, les exploiter c’est mieux… Comme le font les Polis Massans ou les Ceinturiens dans la fiction, la Chine envisage très sérieusement d’exploiter un astéroïde.
Leur projet est ambitieux et peut paraître effrayant : capturer un astéroïde dans l’orbite de la terre.
L’intérêt est clair. Sur un astéroïde conséquent et riche en métaux, les ressources récupérées auraient une valeur totale d’environ 25 000 milliards de dollars !
Dans un monde où nos ressources s’épuisent, ce type de procédé pourrait créer un précédent. L’astéroïde une fois capturé pourra être exploité pendant une courte période avant d’être relâché dans l’espace (en s’assurant de ne pas le prendre sur la tête à ce moment-là ni plus tard). Le projet est de Hexi BAOYIN, Yang CHEN et Junfeng LI, de l’Institut de Technology Tsinghua de Beijing. C’est ce même institut qui prévoit d’envoyer une voile solaire vers l’astéroïde Apophis. Pour le moment la cible de ces chercheurs est le petit astéroïde 2008EA9 (10 mètres de diamètre). Le géocroiseur doit passer à 1,2 million de kilomètres de la Terre en 2049. C’est à ce moment-là que les chinois interviendront. Ils comptent l’attirer au point Lagrange (L1) et donc le faire entrer dans une zone orbitale qui permettra l’exploration. Pour ce faire, il faudra accélérer la vitesse de l’astéroïde d’1m/s. Les chercheurs estiment qu’un engin frappant à 60km/s avec une puissance de 26,4 tonnes suffirait à atteindre les 3600 km/h supplémentaires nécessaires. Il pourrait également être « propulsé » plus délicatement par un vaisseau arrimé à sa surface ou bien tracté. Ensuite, les robots miniers feront le travail.
Bien sûr, rien n’assure que l’astéroïde tiendra ses promesses. Dans le cas où le mini-eldorado ne serait pas au rendez-vous, des informations précieuses et des échantillons scientifiques permettront tout de même d’en apprendre plus sur les géocroiseurs. Ces données seront sans doute utiles le jour où une véritable menace se fera sentir.
Pour ce qui est des 25 000 milliards de dollars, il s’agit donc d’estimations, pas de certitudes. Il faut aussi placer cela dans le contexte d’un astéroïde bien plus imposant comme celui de la mission NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous). De 2000 à 2001, la sonde NEAR a observé l’astéroïde géocroiseur 433 Eros qui est de type S. Elle a découvert certains éléments (fer, magnésium, aluminium, calcium) au hasard d’un état changeant de la matière provoqué par la chaleur du soleil qui frappe l’astéroïde de 17 km de diamètre. Ces informations permettent les estimations les plus folles tout comme elles pourraient se révéler infondées. Mais, si cela se vérifie, l’enjeu en vaut la chandelle, surtout dans le cas d’autres astéroïdes de type M.
Des milliardaires dans les coulisses
Parlons dollar$ !
Exploiter des astéroïdes, c’est l’objectif de la société PLANETARY RESSOURCES (anciennement ARKYD ASTRONAUTICS) fondée le 24 avril 2012 par Eric ANDERSON et Peter DIAMANDIS. Derrière eux, on trouve des gens tels que Larry PAGE ou Raymie STATA avec des entreprises aussi prestigieuses que Google, Yahoo, Microsoft et des gens expérimentés (NASA, AIR FORCE) et même un réalisateur-océanographe-explorateur-etc du nom de James CAMERON. Ils ont tous soif d’or, de platine, de nickel, mais les astéroïdes possèdent bien d’autres métaux précieux.
Pour exploiter ces cailloux, il faudrait déjà les repérer : il y a environ 9000 astéroïdes géocroiseurs et il en existerait environ 1000 d’au moins 1 kilomètre de diamètre.
La première étape est donc l’envoi dans l’espace de télescopes permettant de détecter les cibles intéressantes et de les hiérarchiser (étape prévu pour 2014). Ce sera donc le travail du LEO Space Telescope (Low Earth Orbit). C’est le premier de la série « ARKYD-100 » qui sera envoyé dans l’espace. PLANETARY RESSOURCES annonce un télescope particulièrement efficace et polyvalent. Un atout certain lorsqu’on sait qu’en plus son coût est réduit. D’autres devraient suivre.
La seconde étape sera de commencer à choisir parmi les élus. Un choix particulièrement réfléchi puisque la taille des astéroïdes aura également un impact sur le procédé d’exploitation. Ce travail de repérage plus spécifique sera fait à l’aide des ARKYD-200 INTERCEPTOR. L’INTERCEPTOR est un LEO Space Telescope modifié, qui donne la possibilité de suivre et survoler les astéroïdes qui voyagent entre la Terre et la Lune. Il est également mieux équipé et plus précis.
À la troisième étape, on trouve logiquement la série ARKYD-300. Baptisé ARKYD-300 Rendezvous PROSPECTOR, ce n’est ni plus ni moins qu’une version améliorée de l’INTERCEPTOR. Grâce à ses communications laser, il peut être envoyé beaucoup plus loin et se rendre à son rendez-vous. En orbite autour de l’astéroïde, le PROSPECTOR recueillera des données sur sa forme, sa rotation, sa densité et sa composition en surface et sous « terre » (d’ici 2017-2018). Ils seront envoyé en nuées et, gros avantage, ils seront réutilisables pour d’autres destinations. L’étape ultime avant l’exploitation.

Peter DIAMANDIS affirme qu’ « un astéroïde de 500 mètres de diamètre peut contenir plus de platine que ce qui a été exploité dans toute l’histoire de l’humanité ». Logique : il s’agit là des taux de concentration en plus de l’abondance : sur Terre, un gisement de platine peut avoir une concentration de 0,5 parties par million (ppm), alors que la concentration dans un astéroïde peut être de l’ordre de 100 ppm !
Comment ce fait-il que l’espace soit aussi riche par rapport à la Terre ?
Rien d’étonnant lorsqu’on sait que le professeur Gerhard SCHMIDT estime que les métaux précieux auraient dû rejoindre le noyau à la création de la Terre. S’ils sont à la surface de la Terre, c’est qu’ils sont sans doute arrivés ensuite, grâce à des météorites de type M et/ou Théia (voir la théorie sur Théia).
La quatrième étape consistera à exploiter l’astéroïde.
Pour cela, PLANETARY RESSOURCES va pousser à la création de technologies d’extraction et de traitement in situ pour fournir l’accès à l’eau et aux métaux. La société estime que des quantités astronomiques d’eau sont présentes sur ces astéroïdes. Les débouchés sont particulièrement intéressants :
– L’hydratation bien sûr, mais aussi l’oxygène. L’eau peut également servir d’isolant des radiations de l’espace pour les vaisseaux habités et elle est un élément indispensable à des missions et des bases nécessitant de cultiver des plantes.
– La transformation de l’eau en carburant sur place. Pour commencer, le carburant serait utile à l’extraction minière. Cela éviterait également le très coûteux propergol et arrêterait le lancement de ravitaillement depuis la Terre. Le carburant fabriqué dans l’espace pourrait ainsi servir à alimenter toute sorte de satellites (tel que les futurs satellites-éboueurs des déchets de l’espace). La société imagine déjà un dépôt de carburant sur la lune pour alimenter les futures missions de la NASA ou d’autres clients.
L’eau est la clé. Grâce à un élément aussi simple, la société prédit un « déverrouillage du système solaire » et donc une explosion de missions habitées. Avant tout, c’est l’exploitation des astéroïdes qui en profiterait, car les coûts seraient considérablement amoindris. PLANETARY RESSOURCES souligne le fait qu’amener de l’eau dans l’espace, depuis la Terre, est un gaspillage de ressources et de moyens financiers. Ce carburant à portée de robots mineurs d’astéroïdes serait donc une révolution.
Une solution alternative consiste à capturer l’astéroïde dans un grand « sac » spatial pour le rapatrier en orbite de la Lune ou de la Terre ; ensuite il serait exploité. Le sac en question permettrait d’éviter la sublimation de la glace de l’astéroïde en le protégeant de la chaleur du soleil.
Vu de l’extérieur, le projet semble pharaonique, ni viable, ni rentable au regard de ce que coûte le simple envoi dans l’espace d’un robot (1 milliard de dollar$).
C’est sans compter sur l’ingéniosité de la société qui annonce avec son LEO Space Telescope, le premier télescope spatial privé et « low cost ». En effet, la réduction des coûts sur les envois dans l’espace est l’une des stratégies de rentabilité. Sans compter que les progrès de la NASA grâce au projet OSIRIS-REX seront à prendre en compte. De plus, la société se projette déjà dans l’avenir : pouvoir construire sur place les engins nécessaires à la poursuite de l’exploration et de l’exploitation minière. Polis Massa n’a qu’à bien se tenir !
Eric ANDERSON envisage même la possibilité d’une seconde station spatiale internationale située plus loin que l’actuelle, et qui lui permettrait de vendre à la NASA les matériaux de construction stockés sur la Lune.
PLANETARY RESSOURCES compte sur les progrès technologiques et se fixe la date de 2025 pour les premières retombées financières. Les retombées technologiques et scientifiques, elles, seront permanentes.
Les détracteurs soulignent également le fait que la découverte et le rapatriement sur Terre d’une telle fortune dans l’espace ferait s’effondrer les cours financiers. C’est omettre la possibilité d’injecter leurs ressources progressivement de façon à ne pas faire chuter les cours, et donc l’enjeu économique. De plus, il faut se projeter dans 10, 20 ou 30 ans, à une époque où les cours des métaux précieux (ou non) seront de toute façon beaucoup plus élevés qu’actuellement.
En outre, PLANETARY RESSOURCES vise tout de même à rendre disponible au plus grand nombre des produits qui sont actuellement conçus à partir de métaux précieux ; ces produits sont surtout réservés aux gens les plus aisés. Il faut donc rendre disponible la matière première pour faire chuter les coûts.
Et, pour finir, le vrai problème ne se situe pas vraiment sur l’enjeu économique mais plutôt sur le terrain très miné de la géopolitique. La Lune, tout comme les astéroïdes et le reste de l’espace, sont déclarés « biens communs de l’Humanité ». Tout ce qui y est fait, doit l’être au bénéfice de tous (Accord sur la Lune). Le but étant de ne pas pénaliser les pays qui n’ont pas les moyens techniques et financiers. Bien sûr les USA, la Russie et la Chine n’ont pas signé cet accord, même si un consensus a été trouvé au tout début de l’exploration spatiale. Il y a donc des chances pour que PLANETARY RESSOURCES profite d’un vide juridique sur le plan international. Tout comme certaines sociétés qui veulent exploiter la Lune (pourtant moins intéressante) et qui comparent déjà cela à la conquête de l’ouest…
Pour ce qui est de la conquête des astéroïdes, cela ressemble plus à une ruée vers l’or !
Il s’agit d’un pari sur l’avenir pour des investisseurs riches et motivés. Alors, vous en êtes ?
Mise à jour suite aux actualités du 22/01/13 et 10/04/13
Nous sommes des explorateurs
« Nous sommes des rêveurs, nous sommes des créateurs, nous sommes des mineurs, nous sommes des explorateurs ».
Le « nous » utilisé dans la présentation de DEEP SPACE INDUSTRIES, est un « nous » qui représente autant D.S.I. que l’Humanité en général.
C’est le 22 janvier 2013 que D.S.I. s’est officiellement présenté au public.
Leur but est simple : être présent pour la nouvelle phase d’exploration et d’exploitation de l’espace,
Comme pour PLANETARY RESSOURCES, D.S.I. dispose de plusieurs outils qui vont lui permettre de récolter les précieuses ressources des astéroïdes.
Tout d’abord, des FIREFLY seront lancés en profitant des grands lanceurs qui sont utilisés actuellement pour d’autres services. 
Comme tant d’autres, le FIREFLY sera composé de cubesat ce qui réduit les coûts de façon drastique.
L’objectif des Firefly sera de repérer les cibles, les trier et déterminer lesquelles sont les plus intéressantes.
Viennent ensuite les DRAGONFLY qui sont des FIREFLY améliorés, capables de ramener des échantillons sur Terre pour les analyser. Une étape particulièrement importante pour décider de l’intérêt des astéroïdes.
Sur l’étape de l’exploitation-même, DEEP SPACE INDUSTRIES est moins explicite. Il y aurait plusieurs projets ayant pour but de déplacer et exploiter les astéroïdes. D.S.I. présente le HARVESTOR qui rapprochera des astéroïdes près de la Planète Bleue en évitant de nous les faire tomber sur la tête !
Évidemment, ces missions auront des retombées économiques mais avant tout cela générera des matières premières disponibles dans l’espace. Actuellement il faut tout emmener depuis la Terre, ce qui représente des surcoûts énormes. D.S.I. propose de fournir les ressources depuis l’espace, pour les futurs stations spatiale, bases lunaire, etc. D.S.I. va même plus loin que Planetary Ressources cette fois, en présentant une forge de l’espace baptisée MICROGRAVITY FOUNDRY. Ce procédé révolutionnaire combinera une fonderie et une imprimante 3 D. Avec cette technique, D.S.I. assure qu’il sera capable de produire :
– des pièces détachées nécessaires à des réparations spatiales
– des pièces plus massives pour créer de nouvelles infrastructures.
Cette fonderie métallurgique serait donc une voie nouvelle pour l’avenir de l’Humanité dans l’espace.
Avec de tels arguments, on peut tout imaginer, il n’y a plus de limites techniques autre que celle de la ressource spatiale (dont on nous assure de l’immense potentiel).
Le dernier procédé présenté par DEEP SPACE INDUSTRIES est celui de la raffinerie. Des raffineries dans l’espace donc, qui permettrait d’apporter le carburant nécessaire à la poursuite de la conquête spatiale.
Tout comme PLANETARY RESSOURCES, D.S.I. met en avant le coût exorbitant des lancements qui nécessitent de s’arracher de l’attraction terrestre. Un argument quasiment inattaquable car il faudra des grandes quantités de carburant pour les missions extra-planétaire (Lune, Mars, Phobos, Deimos).
En construisant directement sur une base lunaire ou en orbite, D.S.I. permet déjà de réduire le nombre de lancements. De plus ses raffineries apporteraient tout le carburant dont les missions ont besoin à partir de l’eau des astéroïdes.
D.S.I. ne manque pas de projets et va jusqu’à imaginer le futur avec différentes stations spatiales très ambitieuse et élaborées.

La NASA et des échantillons
La NASA n’est pas une girouette dans ses projets, mais elle était tout de même moqueuse dans un premier temps (à l’annonce de PLANETARY RESSOURCES), silencieuse ensuite, elle a désormais décidé de mettre les pieds dans le plat ! Le 10 avril 2013, elle annonçait son nouveau projet.
La mission, est à la hauteur des ambitions de ses concurrents : capturer un astéroïde pour le mettre en orbite autour de la Lune sur la trajectoire Terre-Lune (à portée d’astronautes).
Pour la NASA, cela revient à sortir un projet des vieux cartons, car certains chercheurs s’étaient déjà penché sur le sujet dès la fin des années 70.

Le projet de la NASA reste « simple » :
– lancer un engin en direction d’un astéroïde (sélectionné auparavant par une méthode non précisée)
– déployer un « sac » autour de l’astéroïde pour le capturer
– rapporter l’astéroïde pour le mettre en orbite autour de la Terre
– envoyer une équipe s’arrimer au satellite transportant l’astéroïde
– récolter des informations et des échantillons pour les ramener sur Terre avec les deux astronautes.
Cette mission est déjà prise en compte dans le budget 2014, une preuve de sérieux de la NASA. Elle pourrait également devenir la première mission d’une longue série d’exploitations des astéroïdes. Si elle s’en donne les moyens, la NASA pourrait court-circuiter tous les projets privés. Cela reste pourtant peu probable.

Sites officiels :
GLOBAL FOOTPRINT NETWORK
Astéroïde 2008EA9
Astéroïde 433 EROS
NEW HORIZONS (NASA)
JUNO
OSIRIS-REX
AQUARIUS
PLANETARY RESSOURCES
DEEP SPACE INDUSTRIES
Récolte d’échantillons (NASA)

Vidéos :
OSIRIS-REX
NEEMO
PLANETARY RESSOURCES

Films et séries concernées

The Expanse

Tatooine n’est plus un rêve !

Les scientifiques estimaient jusque-là peu probable qu’une planète puisse « survivre » à un système solaire binaire (2 soleils). Leurs certitudes avaient déjà été bouleversées par de récentes théories. Mais cette fois, c’est la solidité de l’information et les certitudes qui font que l’annonce de la NASA est exceptionnelle.

« Cette découverte confirme une nouvelle classe de systèmes planétaires qui pourrait abriter la vie, » a déclaré le chercheur principal de Kepler, William BORUCKI. « Étant donné que la plupart des étoiles de notre galaxie font partie d’un système binaire, cela signifie que les possibilités de vie sont beaucoup plus larges que si les planètes se formaient seulement autour d’étoiles uniques. Une théorie que les scientifiques ont eu pendant des décennies mais ne pouvaient pas prouver, jusqu’à présent. »

694 exoplanètes ont été découvertes au moment où j’écris ces lignes.
Ici, il est question de Kepler-16b qu’on baptiserait volontiers « Tatooine ».
Il existe plusieurs techniques de détection des exoplanètes (vitesses radiales ou astrométrie, imagerie, chronométrage, microlentille, transit).
Cette « Tatooine » a été découverte par la méthode dite de « transit astronomique », qui consiste à trouver une planète par son incidence sur le rayonnement d’une étoile (en gros : on trouve une planète quand elle passe devant une étoile), non par observation directe.
C’est l’une des méthodes qui permettent, depuis les années 90, de détecter une partie des exoplanètes.

Elle se situe dans la constellation du Cygne, à 1 900 000 milliards de kilomètres de la Terre, soit à 200 années lumières du soleil ou tout simplement à 61 parsecs (1 parsec = 3,26 années lumière).
Pourquoi Kepler-16b ? Ce nom lui vient de ses étoiles (Kepler 16 A et B) découvertes par le satellite Kepler. Le « b » minuscule correspond à la première planète découverte dans ce système binaire. On commence toujours par « b » pour éviter des confusions avec le nom de la planète.
Kepler-16b tourne donc autour des étoiles nommées Kepler 16-A et Kepler 16-B. Ces deux étoiles orbitant également l’une autour de l’autre.

Kepler 16-B serait la fille de Tatooine et Bespin

Techniquement, personne ne peut habiter cette planète gazeuse où il fait entre -70°C et -100°C !
Il faudrait alors, avec un peu d’imagination, une cité des nuages et une bonne combinaison pour sortir et… admirer les deux couchers de soleils !
Elle est plus grosse que la Terre mais plus petite que Saturne (son rayon représente 0,7 fois le rayon de Jupiter).
Pour vous donner une idée de la taille de Kepler-16b, voici quelques diamètres :

Son atmosphère serait essentiellement composée de gaz (50%), de roche et de glace (50%). Saturne et Jupiter ont des noyaux solides composés de silicate, de fer et de plusieurs formes d’hydrogène. On peut supposer que Kepler-16b possède un noyau semblable.

Laurence DOYLE (astronome à l’institut SETI), qui a participé à la découverte, nous en dit plus :
On peut imaginer que parfois le soleil rouge se couche en premier ; parfois, le soleil orange. Ils peuvent se « toucher » ou se coucher ensemble. Vous avez des couchers de soleil très dynamique, jamais les mêmes.
Toujours d’après DOYLE, il pourrait exister 2 millions de systèmes solaires semblable à celui-ci dans notre galaxie.

Pour résumer, Kepler-16b est donc un mélange de Tatooine et de Bespin.
Une différence notable : son environnement hostile qui nécessite d’être à l’abri dans un vaisseau ou dans une cité des nuages.

Voici une image concrète de ce système binaire si particulier (vu d’artiste) :

« En travaillant dans le cinéma, nous sommes souvent chargés de créer quelque chose de jamais vu, » explique John KNOLL, le superviseur des effets visuels d’Industrial Light & Magic. « Toutefois, le plus souvent, les découvertes scientifiques se révèlent plus spectaculaires que tout ce que nous osons imaginer. Il n’y a aucun doute que ces découvertes influencent et inspirent les artistes. Cela sert à faire de plus grands rêves et ouvre nos esprits à de nouvelles possibilités au-delà de ce que nous croyons savoir. »

Sources et infos de l’article Système solaire binaire :

Sites officiels :
NASA
Le catalogue des exoplanètes

Film concerné :