À quelle distance de la Terre les humains peuvent-ils voyager dans l’espace ?


En 2021, les Américains James Lovell, Fred Haise et John Swigert sont les trois personnes qui se sont éloignées le plus de la Terre, lors de la mission Apollo 13.

Lorsqu’ils ont volé derrière la Lune, ils se trouvaient à 400 171 kilomètres de la surface de la Terre. La lumière met 1,335 seconde pour parcourir cette distance.

Beaucoup d’entre nous ont certainement rêvé d’aller dans les étoiles, ou du moins d’explorer le système solaire. La possibilité de le faire en toute sécurité est encore légèrement hors de portée, mais nous nous éloignons de plus en plus du confort et de la sécurité de notre planète.

Pourrions-nous atteindre d’autres planètes ? Très probablement. Et d’autres étoiles ? Peut-être un jour. Et la fin de l’univers ? Il existe en fait un moyen qui ne nécessite aucune solution de science-fiction (ou du moins rien qui aille au-delà de la physique que nous connaissons.)

Examinons les technologies dont nous avons besoin pour aller plus loin dans l’espace.

La Lune, Mars et au-delà

Si notre objectif est d’explorer le système solaire, nous disposons déjà d’une grande partie de la technologie nécessaire. De puissantes fusées sont déjà utilisées et des véhicules avec équipage sont en cours de conception pour transporter des humains sur la Lune et au-delà – mais les préoccupations sont nombreuses.

Plus nous nous éloignons de la Terre, plus la dose de rayonnement cosmique que nous recevons est élevée. Le puissant champ magnétique de notre planète nous protège d’une bonne partie de ces radiations. Mais qu’est-ce qui vous protège lorsque vous allez dans l’espace lointain ? Des chercheurs ont testé une solution. Des champignons découverts à Tchernobyl survivent aux radiations et pourraient un jour être utilisés comme système de protection vivant sur les vaisseaux spatiaux et les habitats humains.

Les voyages prendraient également de nombreux mois – voire des années – et l’on parle beaucoup de voyages à sens unique. En général, tout le reste du système solaire est un environnement extrêmement dangereux qui peut facilement nous tuer. Si nous pouvons l’atteindre, cela ne signifie pas que nous pouvons y prospérer. Et n’oubliez pas que la plupart des interventions médicales dans l’espace pourraient être extrêmement difficiles à réaliser.

Il est également possible qu’une vie extraterrestre existe quelque part dans les environs. Nous devons donc examiner comment notre présence dans l’espace peut mettre en danger les organismes potentiels vivant au-delà de la Terre.

Ad Astra – vers les étoiles

Si vous pensez que tous les défis des voyages spatiaux “locaux” peuvent être résolus (croyons-y pour l’instant), vous voulez peut-être tourner votre attention vers les étoiles. L’humanité pourrait-elle voyager vers un autre système stellaire ?

L’humanité, peut-être. Un seul humain, pas vraiment. Prenons Proxima Centauri, l’étoile la plus proche du Soleil. À la vitesse de la lumière, il faut un peu plus de quatre ans pour s’y rendre. Si nous devions atteindre la vitesse du vaisseau spatial le plus rapide de tous les temps (la sonde Parker Solar Probe de la NASA dans son approche la plus proche du Soleil), il nous faudrait presque 8 400 ans pour y arriver. Et ce, sans ralentir pour l’arrêter.

Il existe des propositions visant à y envoyer des explorations robotiques. Des vaisseaux miniatures pourraient s’y rendre en quelques dizaines d’années seulement, et des vaisseaux plus grands à propulsion nucléaire pourraient faire le voyage en quelques centaines d’années. Ces projets sont très excitants, mais ils ne sont pas adaptés aux humains. Et même s’ils l’étaient, cela reste au-delà de la durée de vie humaine.

Une solution à ce problème pourrait être un vaisseau générationnel. La première génération quitterait notre planète et ses descendants atteindraient l’étoile. Évidemment, nous devrions nous demander pourquoi quelqu’un entreprendrait ce voyage. Mais il est tout aussi important de discuter de l’état éthique et psychologique dans lequel pourraient se trouver les générations intermédiaires, ces enfants intermédiaires interstellaires. Seraient-ils intéressés à continuer à avancer vers quelque chose qu’ils ne verront jamais ?

Se rapprocher de la vitesse de la lumière

Pouvons-nous la rendre plus rapide ? Et pourrions-nous atteindre les galaxies proches et au-delà ? Eh bien, en principe, oui. Ce qu’il faudrait, c’est une fusée relativiste. Cela permettrait à une poignée d’humains de parcourir des distances incroyables, et cela ne nécessite rien de plus que notre compréhension actuelle de la physique.

Vous avez besoin d’une fusée qui est accélérée d’environ 9,81 mètres par seconde carré. Il s’agit de la traction moyenne sur Terre, de sorte que les personnes à bord du vaisseau spatial auraient l’impression de se tenir simplement à la surface de notre planète. Une telle accélération amènerait rapidement le vaisseau spatial à une vitesse relativiste et là, un phénomène très utile se produit : la dilatation du temps.

En se rapprochant de la vitesse de la lumière, l’écoulement du temps sur le vaisseau spatial ralentit. Cette bizarrerie de la physique a été popularisée par le paradoxe des jumeaux. Dans cette fusée relativiste, vous êtes le jumeau qui s’envole et ne vieillit pas.

L’horloge à l’extérieur ferait toujours tic-tac. Ainsi, vous pourriez atteindre Proxima du Centaure en 4,3 ans, mais à bord, vous auriez l’impression d’avoir 3,6 ans. Si vous vouliez plutôt vous rendre à Véga (à 27 années-lumière), à bord, vous auriez l’impression d’y passer 6,6 ans. Plus vous vous éloignez, plus vous vous rapprochez de la vitesse de la lumière, et plus le temps passe lentement.

Voyage aux confins de l’Univers

Vous pourriez donc vous rendre au centre de la Voie lactée en 20 ans ou à la galaxie d’Andromède – située à plus de deux millions d’années-lumière – en seulement 28 ans. Évidemment, deux millions d’années se seraient écoulées sur Terre.

Mais il y a une limite à la distance que nous pouvons parcourir ? Oui. L’univers est en expansion et cette expansion est accélérée. L’espace entre les galaxies (sauf si elles sont très proches) s’élargit de plus en plus à chaque seconde qui passe. Et plus deux choses sont éloignées dans l’univers, plus elles semblent s’éloigner rapidement l’une de l’autre.

Il existe des galaxies que nous voyons dans le ciel et que nous ne pouvons plus atteindre car la seule façon de le faire serait de se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière pour compenser l’expansion accélérée de l’univers. Cette frontière s’appelle l’horizon cosmologique, et sa taille exacte dépend de la formule cosmologique correcte pour décrire l’univers… qui est actuellement en cours de développement.

Néanmoins, il pourrait être possible d’atteindre cette frontière dans quelques décennies. Une frontière vide, froide et non marquée dans l’univers. Alors pourquoi n’avons-nous pas une telle fusée ? Eh bien, le carburant en est la raison. Pour maintenir une telle accélération constante, il faut une énorme quantité de carburant. Même en imaginant une réaction extrêmement efficace (que nous n’avons pas), vous devriez transporter beaucoup de carburant avec vous. De la taille d’une planète, par exemple.

La morale de l’histoire est que les voyages spatiaux tels que nous les concevons actuellement sont compliqués. Nous avons tellement de défis à relever, qu’ils soient techniques, physiques, physiologiques, psychologiques ou éthiques. La façon dont nous les abordons pourrait faire toute la différence.

Lire aussi : La NASA va explorer l’espace lointain avec une nouvelle sonde spatiale – 10 choses à savoir

Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche


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