Chaque jour, semble-t-il, on découvre une nouvelle exoplanète (ou, dans le cas de mardi, les scientifiques ont découvert trois exoplanètes potentiellement habitables gravitant autour d'une étoile). Mais il y a beaucoup d'obstacles que nous devrons surmonter avant d'avoir la chance de les visiter: les doses massives de radiations qui seraient absorbées par les astronautes potentiels, les dommages potentiels causés par la poussière et les gaz interstellaires à un engin se déplacer à des vitesses extrêmement élevées, et le fait que se rendre à la plus proche des exoplanètes habitables prendrait près de 12 ans dans un vaisseau spatial se déplaçant à la vitesse de la lumière.
Le plus gros problème, cependant, pourrait être l'énorme quantité d'énergie qu'un tel métier nécessiterait. Comment alimentez-vous un vaisseau spatial pour un trajet plus de 750 000 fois plus éloigné que la distance entre la Terre et le Soleil?
Sur la base de notre technologie actuelle d'exploration de l'espace et d'approches potentielles, voici un aperçu des différentes manières de propulser un vaisseau spatial.
Les fusées conventionnelles, qui brûlent du carburant chimique liquide ou solide, ont été utilisées pour presque toutes les missions spatiales à ce jour. (Photo via la NASA) Fusées conventionnelles: Celles-ci créent une poussée en brûlant un propulseur chimique stocké à l'intérieur, un combustible solide ou liquide. L'énergie libérée à la suite de cette combustion soulève un engin du champ de gravitation terrestre vers l'espace.
Avantages: La technologie des fusées est bien établie et bien comprise, car elle date de la Chine ancienne et est utilisée depuis le tout début de l'ère spatiale. En termes de distance, sa réalisation la plus importante à ce jour consiste à porter la sonde spatiale Voyager 1 au bord extérieur du système solaire, à environ 18, 5 milliards de kilomètres de la Terre.
Inconvénients: le Voyager 1 devrait manquer de carburant vers 2040, ce qui indique à quel point les fusées et les propulseurs conventionnels peuvent avoir une portée limitée et pouvoir transporter un engin spatial. De plus, même si nous pouvions installer une quantité suffisante de carburant pour fusée sur un engin spatial pour le porter jusqu'à une autre étoile, le fait étonnant est que nous n'avons probablement même pas assez de carburant sur notre planète pour le faire. Brice Cassenti, professeur à l'Institut polytechnique Rensselaer, a déclaré à Wired qu'il faudrait une quantité d'énergie supérieure à la production actuelle du monde entier pour envoyer un engin à l'étoile la plus proche en utilisant une fusée conventionnelle.
Le moteur ionique qui a alimenté le satellite Deep Space 1 de la NASA. (Photo via la NASA) Les moteurs à ions : ils fonctionnent un peu comme les fusées conventionnelles, mais au lieu d’expulser les produits de la combustion chimique pour générer une poussée, ils projettent des courants d’atomes (ions) chargés électriquement. La technologie a été démontrée pour la première fois lors de la mission Deep Space 1 de 1998 de la NASA, dans laquelle une fusée a survolé un astéroïde et une comète afin de collecter des données. Elle a depuis été utilisée pour propulser plusieurs autres engins spatiaux, y compris une mission en cours pour visiter le nain. planète Cérès.
Avantages: Ces moteurs produisent beaucoup moins de poussée et de vitesse initiale qu'une fusée conventionnelle - ils ne peuvent donc pas être utilisés pour échapper à l’atmosphère terrestre - mais une fois transportés dans l’espace par des fusées conventionnelles, ils peuvent fonctionner en continu pendant beaucoup plus longtemps (car ils utilisent un carburant plus dense plus efficacement), permettant à un engin de gagner progressivement en vitesse et de surpasser la vitesse de celui propulsé par une fusée conventionnelle.
Inconvénients: Bien que plus rapide et plus efficace que les fusées conventionnelles, utiliser un lecteur d'ions pour se rendre même à l'étoile la plus proche prendrait toujours énormément de temps - au moins 19 000 ans, selon certaines estimations, ce qui signifie que de 600 à 2700 environ il faudrait des générations d’êtres humains pour le mener à bien. Certains ont suggéré que les moteurs à ions pourraient alimenter un voyage sur Mars, mais l'espace interstellaire est probablement hors de portée.
Un rendu du vaisseau spatial Dédale, proposé dans les années 1970, qui aurait utilisé les réactions de fusion nucléaire comme agent propulseur. (Image via Nick Stevens) Fusées nucléaires: de nombreux passionnés d’exploration de l’espace ont préconisé l’utilisation de fusées à réaction nucléaire pour couvrir de vastes étendues d’espace interstellaire, selon le projet britannique Daedalus, qui visait à concevoir une sonde sans pilote pour atteindre Barnard's Star, à 5, 9 km. des années. Les fusées nucléaires seraient théoriquement alimentées par une série d'explosions nucléaires contrôlées, utilisant peut-être du deutérium ou du tritium pur comme combustible.
Avantages: Les calculs ont montré qu'un engin ainsi propulsé pouvait atteindre une vitesse supérieure à 9 000 milles à la seconde, ce qui représenterait une durée de trajet d'environ 130 ans pour Alpha Centurai, l'étoile la plus proche du soleil - plus longue qu'une vie humaine, mais peut-être à l'intérieur le royaume d'une mission multi-générationnelle. Ce n'est pas le Millenium Falcon qui réalise la course de Kessel en moins de 12 parsecs, mais c'est quelque chose.
Inconvénients: les fusées à propulsion nucléaire sont, pour le moment, entièrement hypothétiques. À court terme, ils le resteront probablement, car la détonation de tout engin nucléaire (qu'il soit conçu comme une arme ou non) dans l'espace serait une violation du Traité d'interdiction partielle des essais nucléaires, qui autorise de telles explosions dans un seul lieu. : souterrain. Même si cela est légalement autorisé, le lancement d'un engin nucléaire dans l'espace au-dessus d'une fusée conventionnelle soulève d'énormes problèmes de sécurité: Une erreur inattendue pourrait entraîner la pluie de matières radioactives sur la planète.
Le Sunjammer, qui comporte la plus grande voile solaire jamais construite, devrait être lancé à l'automne 2014. (Photo via L'Garde / NASA) Voiles solaires: comparées à toutes les autres technologies de cette liste, elles fonctionnent sur un principe assez différent: au lieu de propulser un bateau en brûlant du carburant ou de créer d'autres types de combustion, les voiles solaires tirent un véhicule en exploitant l'énergie des particules chargées. éjecté du soleil dans le cadre du vent solaire. La première démonstration réussie d'une telle technologie a été la navette spatiale japonaise IKAROS, lancée en 2010, qui s'est dirigée vers Vénus et se dirige maintenant vers le Soleil. Le Sunjammer de la NASA, sept fois plus grand, devrait être lancé en 2014.
Avantages: Parce qu'ils n'ont pas besoin de transporter une quantité déterminée de carburant - utilisant plutôt la puissance du soleil, un peu comme un voilier exploite l'énergie du vent - un vaisseau spatial assisté d'une voile solaire peut naviguer plus ou moins indéfiniment.
Inconvénients: ils voyagent beaucoup plus lentement que les embarcations à propulsion par fusée. Mais plus important encore pour les missions interstellaires, ils ont besoin de l'énergie éjectée du Soleil ou d'une autre étoile pour pouvoir voyager, empêchant ainsi de traverser les vastes espaces entre la portée du vent solaire de notre Soleil et celle d'un autre système stellaire. Les voiles solaires pourraient éventuellement être intégrées à un bateau avec d'autres moyens de se propulser, mais ne peuvent être utilisées seules pour un voyage interstellaire.
Conception artistique d'un projet théorique de fusée à l'antimatière. (Image via la NASA) Fusées à antimatière: Cette technologie proposée utiliserait les produits d’une réaction d’annihilation matière-antimatière (rayons gamma ou particules subatomiques très chargées appelées pions) pour propulser un engin dans l’espace.
Avantages: Utiliser l'antimatière pour propulser une fusée serait théoriquement le carburant le plus efficace possible, car presque toute la masse de la matière et l'antimatière sont converties en énergie lorsqu'elles s'annihilent. En théorie, si nous pouvions régler les détails et produire suffisamment d'antimatière, nous pourrions construire un engin spatial qui se déplace à une vitesse presque aussi rapide que celle de la lumière, la vitesse la plus élevée possible pour tout objet.
Inconvénients: Nous n'avons pas encore de moyen de générer suffisamment d'antimatière pour un voyage dans l'espace. Selon des estimations, un voyage d'un mois sur Mars nécessiterait environ 10 grammes d'antimatière. À ce jour, nous n’avons pu créer qu’un petit nombre d’atomes d’antimatière, ce qui a consommé une grande quantité de carburant, ce qui a rendu l’idée d’une fusée à antimatière extrêmement coûteuse. Un autre problème est celui du stockage de cette antimatière: les systèmes proposés impliquent l’utilisation de pastilles d’antihydrogène congelées, mais elles sont également très éloignées.
Rendu d'un statoréacteur, qui collecterait l'hydrogène de l'espace au cours de son trajet pour l'utiliser comme combustible. (Image via la NASA) Des technologies plus spéculatives: les scientifiques ont proposé toutes sortes de technologies radicales, non basées sur des fusées, pour les voyages interstellaires. Ceux-ci incluent un engin qui récolterait de l’hydrogène dans l’espace lorsqu’il se déplacerait pour une réaction de fusion nucléaire, des faisceaux de lumière ou des champs magnétiques tirés de notre propre système solaire à partir d’un vaisseau spatial lointain qui serait exploité par une voile trous ou trous de ver théoriques pour voyager plus rapidement que la lumière et rendre possible un voyage interstellaire au cours de la vie d'un seul être humain.
Tous sont extrêmement éloignés de la mise en œuvre. Mais, si nous en arrivons à un autre système stellaire (un gros si, pour être sûr), étant donné les problèmes de la plupart des technologies existantes et à venir, il pourrait bien s'agir de l'un de ces cieux. des idées qui nous portent là-bas et peut-être nous permettent de visiter une exoplanète habitable.
