Ce qui s'est passé? Beaucoup de choses, y compris la guerre du Vietnam, le scandale du Watergate, etc. Mais si vous regardez à la racine et que vous vous débarrassez de tout ce qui est temporaire et insignifiant, il s'avère qu'il n'y a en fait qu'une seule raison : l'argent.

On oublie parfois que les voyages dans l’espace coûtent très cher. Mettre une seule livre de quoi que ce soit en orbite terrestre coûte 10 000 $. Imaginez une statue en or massif grandeur nature de John Glenn et vous aurez une idée du coût de tels projets. Aller sur la Lune nécessiterait environ 100 000 dollars par livre de charge utile. Un vol vers Mars coûterait 1 million de dollars par livre (environ le poids d’un diamant).

Puis, dans les années 1960, la question du prix n’était pratiquement pas abordée : tout était couvert par l’enthousiasme général et la croissance de la course spatiale avec les Russes. Les réalisations spectaculaires des courageux astronautes compensent le coût des vols spatiaux, d’autant plus que les deux parties étaient prêtes à tout mettre en œuvre pour préserver l’honneur national. Mais même les superpuissances ne peuvent pas supporter une telle charge pendant plusieurs décennies.

C'est tout triste ! Plus de 300 ans se sont écoulés depuis que Sir Isaac Newton a écrit pour la première fois les lois du mouvement, et nous sommes toujours captivés par les calculs simples. Pour lancer un objet sur une orbite terrestre basse, il doit être accéléré jusqu’à une vitesse de 7,9 km/s. Pour envoyer un objet dans un voyage interplanétaire et le déplacer au-delà du champ gravitationnel terrestre, nous devons lui donner une vitesse de 11,2 km/s (Et pour atteindre ce chiffre magique - 11,2 km/s, nous devons utiliser la troisième loi de la dynamique de Newton : chaque action génère une résistance égale. Cela signifie que la fusée peut accélérer, projetant des gaz chauds dans la direction opposée, de la même manière qu'un ballon vole dans la pièce si vous le gonflez et relâchez la valve.) Donc calculer le coût de voyager dans l'espace en utilisant les lois de Newton n'est pas du tout difficile. Il n’existe pas une seule loi de la nature (ni physique ni technique) qui nous interdirait d’explorer le système solaire ; tout est question de coût.

Mais ce n'est pas assez. La fusée doit transporter du carburant, ce qui augmente considérablement sa charge. Les avions peuvent contourner partiellement ce problème en capturant l’oxygène de l’atmosphère et en l’injectant dans les moteurs. Mais il n’y a pas d’air dans l’espace et la fusée doit emporter avec elle tout son oxygène et son hydrogène.

Outre le fait que cela fait du voyage dans l’espace un plaisir très coûteux, c’est la principale raison pour laquelle nous n’avons pas de fusées ni de voitures volantes. Les écrivains de science-fiction (mais les non-scientifiques) adorent imaginer le jour où nous enfilerons tous des fusées et nous rendrons au travail en avion - ou irons pique-niquer le dimanche dans la voiture volante familiale. Les gens sont souvent déçus par les futuristes parce que leurs prédictions ne se réalisent jamais. (C'est pourquoi il existe tant d'articles et de livres avec des titres cyniques comme « Où est mon Jetpack ? ») Mais pour comprendre la raison, il suffit de faire un simple calcul. Des packs de fusées existent ; en fait, les nazis ont même tenté de les utiliser pendant la Seconde Guerre mondiale. Mais le peroxyde d’hydrogène, un carburant courant dans de tels cas, s’épuise rapidement, de sorte que le vol moyen d’une fusée ne dure que quelques minutes. De même, les voitures volantes équipées de rotors d’hélicoptère consomment énormément de carburant, ce qui les rend trop chères pour le citoyen moyen.

Fin du programme lunaire

Ce sont les prix exorbitants des voyages spatiaux qui sont à l’origine du fait que l’avenir de l’exploration spatiale habitée semble actuellement si incertain. George W. Bush, en tant que président, a présenté en 2004 un plan clair mais plutôt ambitieux pour le programme spatial. Premièrement, la navette spatiale devait être retirée du service en 2010 et remplacée par un nouveau système de fusée appelé Constellation d'ici 2015. Deuxièmement, d'ici 2020, il était prévu de retourner sur la Lune et d'établir éventuellement une base habitée permanente sur le satellite de notre planète. Troisièmement, tout cela était censé ouvrir la voie à un vol habité vers Mars.

Cependant, même depuis que le plan Bush a été présenté, l’économie de l’espace a considérablement changé, en grande partie parce que la Grande Récession a vidé les cordons de la bourse des futurs voyages spatiaux. Le rapport de 2009 de la Commission Augustine au président Barack Obama a révélé que le programme initial était irréalisable compte tenu des niveaux de financement disponibles. En 2010, le président Obama a pris des mesures pratiques en mettant fin simultanément au programme de la navette spatiale et au développement d’une navette spatiale de remplacement qui ouvrirait la voie à un retour sur la Lune. Dans un avenir proche, la NASA, dépourvue de ses propres fusées pour envoyer nos astronautes dans l’espace, sera contrainte de s’appuyer sur les Russes. D’un autre côté, cette situation stimule les efforts des entreprises privées pour créer les fusées nécessaires à la poursuite du programme spatial habité. La NASA, ayant abandonné son glorieux passé, ne construira plus jamais de fusées pour le programme habité. Les partisans du plan d'Obama affirment qu'il marque le début d'une nouvelle ère d'exploration spatiale dans laquelle l'initiative privée prévaudra. Les critiques affirment que le plan transformerait la NASA en une « agence sans but ».

Atterrir sur un astéroïde

Le rapport de la Commission Augustine proposait une voie dite flexible, comprenant plusieurs objectifs assez modestes qui ne nécessitent pas une consommation insensée de carburant de fusée : par exemple, un voyage vers un astéroïde proche qui survole la Terre, ou un voyage vers le lunes de Mars. Le rapport indique que l'astéroïde cible n'est peut-être tout simplement pas encore sur nos cartes : il s'agit peut-être d'un corps errant inconnu qui sera découvert dans un avenir proche.

Le problème, souligne le rapport de la Commission, est que le carburant des fusées pour l'atterrissage sur la Lune, et en particulier sur Mars, ainsi que pour le décollage et le retour, sera d'un coût prohibitif. Mais comme le champ gravitationnel sur l'astéroïde et les satellites de Mars est très faible, il faudra beaucoup moins de carburant. Le rapport d'Augustin mentionnait également la possibilité de visiter les points de Lagrange, c'est-à-dire des endroits dans l'espace où l'attraction gravitationnelle de la Terre et de la Lune se compense mutuellement. (Il est fort possible que ces points servent de dépotoir cosmique, où se sont accumulés depuis l'Antiquité tous les débris collectés par le système solaire et trouvés au voisinage de la Terre ; les astronautes pourraient y trouver des pierres intéressantes remontant à la formation de la Terre. système Terre-Lune.)

En effet, atterrir sur un astéroïde est une tâche peu coûteuse, puisque les astéroïdes ont un champ gravitationnel extrêmement faible. (C'est aussi la raison pour laquelle les astéroïdes, en règle générale, ne sont pas ronds, mais ont une forme irrégulière. Tous les gros objets de l'Univers - étoiles, planètes et satellites - sont ronds, car la force de gravité les tire uniformément vers le centre. . Toute irrégularité dans la forme d’une planète s’aplanit progressivement. Mais la force de gravité sur l’astéroïde est si faible qu’elle ne peut pas comprimer l’astéroïde en boule.)

L’une des cibles possibles d’un tel vol est l’astéroïde Apophis, qui devrait passer dangereusement près de la Terre en 2029. Ce rocher, d'environ 300 m de diamètre et de la taille d'un grand terrain de football, passera si près de la planète qu'il laissera certains de nos satellites artificiels à l'extérieur. L’interaction avec notre planète modifiera l’orbite de l’astéroïde, et si vous n’avez pas de chance, il pourrait revenir sur Terre en 2036 ; il y a même une infime chance (1 sur 100 000) qu’il finisse sur Terre à son retour. Si cela se produisait réellement, l’impact serait équivalent à 100 000 bombes d’Hiroshima ; Dans le même temps, des tornades de feu, des ondes de choc et des débris chauds pourraient dévaster complètement une superficie de la taille de la France. (À titre de comparaison : un objet beaucoup plus petit, probablement de la taille d'un immeuble d'habitation, est tombé près de la rivière sibérienne Podkamennaya Tunguska en 1908 et, explosant avec la force d'un millier de bombes d'Hiroshima, a abattu 2 500 km 2 de forêt. L'onde de choc de cet objet L'explosion a été ressentie à une distance de plusieurs milliers de kilomètres. De plus, la chute a créé une lueur inhabituelle dans le ciel au-dessus de l'Asie et de l'Europe, de sorte qu'à Londres, la nuit, on pouvait lire un journal dans la rue.)

Une visite à Apophis ne représentera pas une charge trop lourde pour le budget de la NASA, puisque l'astéroïde devrait de toute façon voler très près, mais l'atterrissage dessus pourrait être un problème. En raison du faible champ gravitationnel de l'astéroïde, le navire n'aurait pas besoin d'y atterrir au sens traditionnel du terme, mais plutôt d'y accoster. De plus, il tourne de manière inégale, donc avant l'atterrissage, il sera nécessaire de prendre des mesures précises de tous les paramètres. En général, il serait intéressant de voir à quel point l’astéroïde est dur. Certains scientifiques pensent qu’il pourrait s’agir simplement d’un amas de roches maintenues ensemble par un faible champ gravitationnel ; d'autres le trouvent solide. Un jour, la connaissance des densités des astéroïdes pourrait s’avérer vitale pour l’humanité ; Il est possible qu’un jour nous devions briser un astéroïde en morceaux à l’aide d’armes nucléaires. Si un bloc de pierre volant dans l'espace, au lieu de s'effondrer en poudre, se brise en plusieurs gros morceaux, leur chute sur Terre peut être encore plus dangereuse que la chute de l'astéroïde entier. Il serait peut-être préférable de pousser l’astéroïde pour qu’il change légèrement son orbite avant qu’il ne s’approche de la Terre.

Atterrissage sur un satellite de Mars

Bien que la Commission Augustine n'ait pas recommandé une mission habitée vers Mars, une autre possibilité très intéressante demeure : envoyer des astronautes sur les lunes martiennes Phobos et Deimos. Ces satellites sont beaucoup plus petits que la Lune terrestre et ont donc, comme les astéroïdes, un champ gravitationnel très faible. En plus du prix relativement bon marché, une visite du satellite de Mars présente plusieurs autres avantages :

1. Premièrement, ces satellites pourraient être utilisés comme stations spatiales temporaires. À partir d'eux, vous pouvez analyser la planète sans trop de frais, sans descendre à sa surface.

2. Deuxièmement, ils pourraient un jour être utiles comme étape intermédiaire pour une expédition vers Mars. De Phobos au centre de la planète rouge, il y a moins de 10 000 km, vous pouvez donc voler de là en quelques heures seulement.

3. Il existe probablement des grottes dans ces satellites qui pourraient être utilisées pour organiser une base habitable permanente et la protéger des météorites et du rayonnement cosmique. Sur Phobos, en particulier, il y a un immense cratère appelé Stickney ; Il s'agit probablement d'une trace de l'impact d'une énorme météorite, qui a failli fendre le satellite. Peu à peu, cependant, la gravité a rassemblé les morceaux et a restauré le satellite. Peut-être qu'après cette collision lointaine, de nombreuses grottes et fissures sont restées sur Phobos.

Retour sur la Lune

Le rapport Augustine parle également d'une nouvelle expédition sur la Lune, mais seulement si le financement des programmes spatiaux est augmenté et si au moins 30 milliards de dollars supplémentaires sont alloués à ce programme au cours des dix prochaines années. Comme cela est hautement improbable, le programme lunaire peut pour l’essentiel être considéré comme fermé, du moins pour les années à venir.

Le programme lunaire annulé, appelé Constellation, comprenait plusieurs éléments majeurs. Tout d’abord, il y a le lanceur Ares V, le premier lanceur super-lourd américain depuis le retrait de Saturn au début des années 1970. Deuxièmement, la fusée lourde Ares I et le vaisseau spatial Orion, capables de transporter six astronautes vers une station spatiale géocroiseur ou quatre vers la Lune. Et enfin, le module d'atterrissage Altair, qui, en fait, était censé descendre à la surface de la Lune.

La conception de la navette, où le navire était monté sur le côté, présentait plusieurs inconvénients importants, notamment la tendance du transporteur à perdre des morceaux de mousse isolante pendant le vol. Pour le vaisseau spatial Columbia, cela s'est avéré être un désastre : il a brûlé à son retour sur terre, emportant avec lui sept courageux astronautes - et tout cela parce que lors du lancement, un morceau d'isolation en mousse, arraché du réservoir de carburant externe, a heurté le bord de l'aile et y a percé un trou. À leur retour, des gaz chauds se sont précipités dans la coque du Columbia, tuant tout le monde à l'intérieur et provoquant la destruction du navire. Dans le projet Constellation, où le module habitable était censé être placé directement au-dessus de la fusée, un tel problème ne se serait pas posé.

La presse a surnommé le projet Constellation « le programme Apollo sous stéroïdes » - cela rappelle beaucoup le programme lunaire des années 1970. La longueur de la fusée Ares I était censée être de près de 100 m contre 112,5 m pour la Saturn V. On supposait que cette fusée lancerait le vaisseau spatial habité Orion dans l'espace, remplaçant ainsi les navettes obsolètes. Pour lancer le module Altair et fournir du carburant pour le vol vers la Lune, la NASA envisageait d'utiliser la fusée Ares V, haute de 118 m, capable de transporter 188 tonnes de fret en orbite terrestre basse. La fusée Ares V devait constituer la base de toute mission vers la Lune ou Mars. (Bien que le développement d'Ares ait été arrêté, il serait bien de conserver au moins quelque chose du programme pour une utilisation future ; on en parle.)

Base lunaire permanente

En mettant fin au programme Constellation, le président Obama a laissé plusieurs options ouvertes. Le vaisseau spatial Orion, qui était censé emmener à nouveau les astronautes américains sur la Lune et en revenir, a commencé à être considéré comme un véhicule de sauvetage pour la Station spatiale internationale. Peut-être qu’à l’avenir, lorsque l’économie se remettra de la crise, une autre administration voudra revenir au programme lunaire, y compris au projet de création d’une base lunaire.

L’établissement d’une base habitable permanente sur la Lune se heurtera inévitablement à de nombreux obstacles. Le premier d’entre eux est celui des micrométéorites. Comme il n’y a pas d’air sur la Lune, les pierres du ciel tombent sans entrave sur sa surface. Ceci est facile à vérifier en regardant simplement la surface de notre satellite, entièrement parsemée de traces de collisions de longue date avec des météorites ; certains d’entre eux ont des milliards d’années.

Il y a de nombreuses années, lorsque j'étais étudiant à l'Université de Californie à Berkeley, j'ai vu ce danger de mes propres yeux. Apporté par les astronautes au début des années 1970. le sol lunaire a fait sensation dans le monde scientifique. J'ai été invité au laboratoire où ils analysaient le sol lunaire au microscope. Au début, j'ai vu une pierre - me semblait-il, une pierre tout à fait ordinaire (les roches lunaires ressemblent beaucoup aux roches terrestres), mais dès que j'ai regardé au microscope... j'ai été choqué ! La roche entière était recouverte de minuscules cratères de météorites, à l’intérieur desquels on pouvait voir des cratères encore plus petits. Je n'ai jamais rien vu de pareil auparavant. J'ai réalisé que dans un monde sans atmosphère, même le plus petit grain de poussière, frappant à une vitesse de plus de 60 000 km/h, peut facilement tuer - et s'il ne tue pas, alors faire un trou dans une combinaison spatiale. (Les scientifiques imaginent les énormes dégâts causés par les micrométéorites parce qu’ils peuvent simuler des collisions avec elles. Les laboratoires spécialement conçus pour étudier la nature de telles collisions disposent d’énormes canons capables de tirer des boules de métal à des vitesses énormes.)

Une solution possible consiste à construire une base lunaire sous la surface. On sait que dans les temps anciens, la Lune était volcaniquement active et les astronautes pourraient peut-être trouver un tube de lave profondément souterrain. (Les tubes de lave sont des traces d'anciennes coulées de lave qui ont creusé des structures ressemblant à des grottes et des tunnels dans les profondeurs.) En 2009, les astronomes ont découvert un tube de lave de la taille d'un gratte-ciel sur la Lune qui pourrait servir de base à une base lunaire permanente.

Une telle grotte naturelle pourrait offrir aux astronautes une protection bon marché contre les rayons cosmiques et les éruptions solaires. Même en voyageant d’un bout à l’autre du continent (de New York à Los Angeles par exemple), nous sommes exposés à des radiations à des niveaux d’environ un millibar par heure (l’équivalent d’une radiographie chez le dentiste). Sur la Lune, le rayonnement pourrait être si fort que les quartiers d'habitation de la base devraient être situés profondément sous la surface. Dans des environnements sans atmosphère, les pluies mortelles d’éruptions solaires et de rayons cosmiques exposeraient les astronautes à un risque direct de vieillissement prématuré, voire de cancer.

L'apesanteur est également un problème, surtout pendant de longues périodes. Au centre de formation de la NASA à Cleveland, dans l'Ohio, diverses expériences sont menées sur des astronautes. J'ai vu un jour un sujet suspendu en position horizontale à l'aide d'un harnais spécial exécuté sur un tapis roulant installé verticalement. Les scientifiques ont tenté de déterminer l'endurance du sujet dans des conditions d'apesanteur.

Après avoir discuté avec des médecins de la NASA, j'ai réalisé que l'apesanteur est bien moins inoffensive qu'il n'y paraît à première vue. Un médecin m'a expliqué que sur plusieurs décennies, les vols prolongés d'astronautes américains et de cosmonautes russes en apesanteur l'ont clairement montré : en apesanteur, des changements importants se produisent dans le corps humain, les tissus musculaires, les os et le système cardiovasculaire se dégradent. Notre corps est le résultat de millions d’années de développement dans le champ gravitationnel terrestre. Dans des conditions d'exposition prolongée à un champ gravitationnel plus faible, les processus biologiques échouent.

Les cosmonautes russes reviennent sur Terre après environ un an en apesanteur, si faibles qu'ils peuvent à peine ramper. Dans l'espace, même avec un entraînement quotidien, les muscles s'atrophient, les os perdent du calcium et le système cardiovasculaire s'affaiblit. Après un vol, certains nécessitent plusieurs mois pour récupérer et certains changements peuvent être irréversibles. Le voyage vers Mars pourrait prendre deux ans et les astronautes arriveront si affaiblis qu’ils ne pourront plus travailler. (Une solution à ce problème consiste à faire tourner le vaisseau interplanétaire, créant ainsi une gravité artificielle. Le mécanisme ici est le même que lors de la rotation d'un seau sur une corde, lorsque l'eau n'en sort pas, même dans une position à l'envers. Mais cela coûte très cher, car pour maintenir la rotation, il faudra des machines lourdes et encombrantes, et chaque livre de poids supplémentaire signifie une augmentation de 10 000 $ du coût du projet.)

De l'eau sur la Lune

L'une des découvertes récentes pourrait sérieusement changer les conditions du jeu lunaire : de la glace ancienne a été découverte sur la Lune, probablement issue de collisions anciennes avec des comètes. En 2009, la sonde lunaire LCROSS de la NASA et son étage supérieur Centaurus se sont écrasés sur la Lune près de son pôle sud. La vitesse de collision était de près de 2 500 m/s ; En conséquence, des matériaux de la surface ont été éjectés à une hauteur de plus d'un kilomètre et un cratère d'environ 20 m de diamètre est apparu. Les téléspectateurs ont probablement été un peu déçus que la collision n'ait pas produit la belle explosion promise, mais les scientifiques étaient ravis : la collision s'est avérée très instructive. Ainsi, environ 100 litres d’eau ont été retrouvés dans la substance éjectée de la surface. Et en 2010, une nouvelle déclaration choquante a été faite : dans la matière lunaire, l'eau représente plus de 5 % en masse, il y a donc peut-être plus d'humidité sur la Lune que dans certaines régions du Sahara.

Cette découverte pourrait avoir d'énormes implications : il est possible que les futurs astronautes puissent utiliser les dépôts de glace sublunaires pour fabriquer du carburant pour fusée (en extrayant l'hydrogène de l'eau), pour respirer (en extrayant l'oxygène), pour se protéger (car l'eau absorbe les radiations) et pour boire ( naturellement, sous forme purifiée). Cette découverte contribuera donc à réduire plusieurs fois le coût de tout programme lunaire.

Les résultats obtenus pourraient également signifier que pendant la construction et à l'avenir lors de l'approvisionnement de la base, les astronautes pourront utiliser les ressources locales - l'eau et toutes sortes de minéraux.

Milieu du siècle

(2030-2070)

Vol vers Mars

En 2010, le président Obama, en visite en Floride, a non seulement annoncé la fermeture du programme lunaire, mais a également soutenu une mission sur Mars et le financement d'un lanceur lourd, encore non précisé, qui pourrait un jour transporter des astronautes dans l'espace lointain, au-delà de la planète. orbite lunaire. Il a laissé entendre qu’il espérait attendre le jour – peut-être au milieu des années 2030 – où les astronautes américains poseraient le pied sur la surface de Mars. Certains astronautes, comme Buzz Aldrin, ont chaleureusement soutenu le plan d'Obama, précisément parce qu'il proposait de sauter la Lune. Aldrin m'a dit un jour que puisque les Américains étaient déjà allés sur la Lune, la seule véritable réussite serait désormais un vol vers Mars.

De toutes les planètes du système solaire, seule Mars semble suffisamment similaire à la Terre pour qu’une certaine forme de vie puisse y naître. (Mercure, brûlée par le Soleil, est probablement trop hostile pour supporter la vie telle que nous la connaissons. Les géantes gazeuses Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont trop froides pour supporter la vie. Vénus est à bien des égards la jumelle de la Terre, mais plus sauvage. L'effet de serre a rendu les conditions là-bas tout simplement infernales : les températures atteignent +500°C, une atmosphère composée principalement de dioxyde de carbone est 100 fois plus dense que celle de la Terre, et des pluies d'acide sulfurique tombant du ciel tenteront de marcher sur la surface vénusienne, ce qui étouffera et sera écrasé. mort. vos restes seront frits et dissous dans l'acide sulfurique.)

Mars, en revanche, était autrefois une planète assez humide. Là-bas, comme sur Terre, il y avait des océans et des rivières qui ont disparu depuis longtemps. Aujourd'hui, c'est un désert gelé et sans vie. Il est possible, cependant, qu’il était une fois – il y a des milliards d’années – la microvie prospérait sur Mars ; Il est même possible que des bactéries vivent encore quelque part dans les sources chaudes.

Une fois que les États-Unis auront fermement décidé de mener une expédition habitée vers Mars, il faudra encore 20 à 30 ans pour la mettre en œuvre. Mais il convient de noter qu'il sera beaucoup plus difficile pour une personne de se rendre sur Mars que sur la Lune. Mars comparé à la Lune constitue un saut qualitatif en matière de complexité. Vous pouvez voler vers la Lune en trois jours ; pour arriver sur Mars, cela prendra de six mois à un an.

En juillet 2009, des scientifiques de la NASA ont estimé à quoi pourrait ressembler une véritable expédition sur Mars. Les astronautes voleront vers Mars pendant environ six mois, puis passeront 18 mois sur la planète rouge, puis encore six mois pour revenir.

Au total, environ 700 tonnes d'équipements devront être envoyées sur Mars, soit plus que la Station spatiale internationale pour un coût de 100 milliards de dollars. Pour économiser de la nourriture et de l'eau, lorsqu'ils voyagent et travaillent sur Mars, les astronautes devront purifier leurs propres déchets et les utiliser pour fertiliser les plantes. Sur Mars, il n’y a pas d’oxygène, pas de sol, pas d’eau, pas d’animaux, pas de plantes, donc tout devra être apporté de la Terre. Il ne sera pas possible d'utiliser les ressources locales. L'atmosphère de Mars est presque entièrement composée de dioxyde de carbone et la pression atmosphérique ne représente que 1 % de celle de la Terre. Tout trou dans la combinaison entraînera une chute rapide de la pression et la mort.

L'expédition sera si complexe qu'elle devra être divisée en plusieurs étapes. Comme il serait trop coûteux de transporter du carburant lors du voyage de retour depuis la Terre, il est possible qu'une fusée séparée contenant du carburant doive être envoyée sur Mars pour ravitailler le véhicule interplanétaire. (Ou, si suffisamment d’oxygène et d’hydrogène peuvent être extraits de la glace martienne, cela pourrait être utilisé comme carburant pour fusée.)

Une fois arrivés sur Mars, les astronautes devront probablement passer plusieurs semaines à s’adapter à la vie sur une autre planète. Le cycle du jour et de la nuit y est à peu près le même que sur Terre (le jour martien est légèrement plus long et dure 24,6 heures), mais l'année sur Mars est deux fois plus longue que sur Terre. La température ne dépasse presque jamais le point de congélation. De violentes tempêtes de poussière y font rage. Les sables de Mars sont aussi fins que du talc et les tempêtes de poussière recouvrent souvent la planète entière.

Terraformer Mars ?

Supposons que d'ici le milieu du siècle, des astronautes visiteront Mars et y installeront une base primitive. Mais ce n'est pas assez. D’une manière générale, l’humanité envisagera probablement sérieusement le projet de terraformer Mars, pour en faire une planète plus agréable à vivre. Les travaux sur ce projet commenceront au mieux à la toute fin du 21e siècle, probablement même au début du prochain.

Les scientifiques ont déjà envisagé plusieurs façons de faire de Mars un endroit plus hospitalier. La solution la plus simple consiste probablement à ajouter du méthane ou un autre gaz à effet de serre à l’atmosphère de la planète rouge. Le méthane est un gaz à effet de serre plus puissant que le dioxyde de carbone, donc une atmosphère de méthane captera la lumière du soleil et réchauffera progressivement la surface de la planète. Les températures dépasseront le point de congélation. Outre le méthane, d’autres gaz à effet de serre tels que l’ammoniac et le fréon sont également envisagés comme options.

À mesure que les températures augmentent, le pergélisol commencera à fondre pour la première fois depuis des milliards d’années, permettant aux cours d’eau de se remplir à nouveau d’eau. Au fil du temps, à mesure que l’atmosphère se densifie, des lacs et même des océans peuvent se former à nouveau sur Mars. En conséquence, encore plus de dioxyde de carbone sera libéré – une boucle de rétroaction positive apparaîtra.

En 2009, on a découvert que du méthane était naturellement libéré par la surface de Mars. La source de ce gaz reste encore un mystère. Sur Terre, le méthane provient principalement de la décomposition de matières organiques, mais sur Mars, il peut être un sous-produit de certains processus géologiques. Si les scientifiques parviennent à établir la source de ce gaz, ils pourront peut-être augmenter sa production et ainsi modifier l’atmosphère de la planète.

Une autre possibilité serait d'envoyer une comète dans l'atmosphère martienne. S'il est possible d'intercepter une comète suffisamment loin du Soleil, même un petit impact - une poussée d'un moteur de fusée spécial, une collision à angle droit avec un vaisseau spatial, ou même simplement l'attraction gravitationnelle de cet appareil - peut suffire. pour modifier l'orbite du Space Hulk selon les besoins. Les comètes sont principalement composées d’eau et on en trouve beaucoup dans le système solaire. (Par exemple, le noyau de la comète Halley a la forme d'une cacahuète, mesure environ 30 km de diamètre et est principalement constitué de glace et de roche.) À mesure que la comète s'approche de Mars, elle commencera à ressentir des frictions avec l'atmosphère et se brisera lentement, libérant de l'eau sous forme de vapeur dans l'atmosphère de la planète.

Si aucune comète appropriée n'est trouvée, l'une des lunes glacées de Jupiter ou, par exemple, un astéroïde contenant de la glace comme Cérès (les scientifiques pensent qu'il est composé de 20 % d'eau) pourrait être utilisé à la place. Bien sûr, il sera plus difficile de diriger la lune ou un astéroïde dans la direction dont nous avons besoin, car, en règle générale, ces corps célestes sont sur des orbites stables. Et puis il y a deux options : il sera possible de laisser la comète, la lune ou l'astéroïde donné sur l'orbite de Mars et de le laisser s'effondrer lentement, libérant de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, ou de faire descendre cet astre sur l'un des calottes polaires de Mars. Les régions polaires de la planète rouge sont constituées de dioxyde de carbone gelé, qui disparaît pendant les mois d'été, et de glace, qui constitue la base et ne fond jamais. Si une comète, une lune ou un astéroïde heurte une calotte glaciaire, d’énormes quantités d’énergie seront libérées et la neige carbonique s’évaporera. Les gaz à effet de serre pénétreront dans l’atmosphère et accéléreront le processus de réchauffement climatique sur Mars. Dans cette option, des retours positifs peuvent également se produire. Plus les régions polaires de la planète rejettent de dioxyde de carbone, plus la température augmentera et, par conséquent, encore plus de dioxyde de carbone sera libéré.

Une autre proposition consiste à faire exploser plusieurs bombes nucléaires sur les calottes polaires. L'inconvénient de cette méthode est évident : il est possible que l'eau rejetée soit radioactive. Ou vous pouvez essayer d'y construire un réacteur thermonucléaire qui fera fondre la glace des régions polaires.

Le principal combustible d’un réacteur à fusion est l’eau, et il y a beaucoup d’eau gelée sur Mars.

Lorsque la température dépasse le point de congélation, des plans d’eau peu profonds se forment à la surface, qui peuvent être colonisés par certaines formes d’algues qui prospèrent en Antarctique sur Terre. Ils apprécieront probablement l’atmosphère de Mars, composée à 95 % de dioxyde de carbone. Il est également possible de modifier génétiquement les algues pour assurer leur croissance le plus rapidement possible. Les bassins d’algues accéléreront la terraformation de plusieurs manières. Premièrement, les algues transformeront le dioxyde de carbone en oxygène. Deuxièmement, ils modifieront la couleur de la surface de Mars et, par conséquent, sa réflectivité. Une surface plus sombre absorbera davantage de rayonnement solaire. Troisièmement, puisque les algues se développeront d'elles-mêmes, sans aucune aide extérieure, cette méthode pour changer la situation de la planète sera relativement bon marché. Quatrièmement, les algues peuvent être utilisées comme nourriture. Au fil du temps, ces lacs d’algues accumuleront de la terre végétale et des nutriments ; Les plantes peuvent en profiter et accélérer encore la production d’oxygène.

Les scientifiques envisagent également la possibilité d'entourer Mars de satellites qui capteraient la lumière du soleil et la dirigeraient vers la surface de la planète. Il est possible que de tels satellites, même à eux seuls, soient capables d'élever la température à la surface de Mars jusqu'au point de congélation et au-dessus. Dès que cela se produit et que le pergélisol commence à fondre, la planète se réchauffera d’elle-même, naturellement.

Avantage économique?

Il ne faut pas se faire d’illusions et penser que la colonisation de la Lune et de Mars apportera immédiatement d’innombrables bénéfices économiques à l’humanité. Lorsque Colomb s'embarqua vers le Nouveau Monde en 1492, il ouvrit l'accès à des trésors sans précédent dans l'histoire. Très vite, les conquistadors ont commencé à envoyer de l'or, pillé aux Indiens locaux, en quantités énormes depuis des lieux nouvellement découverts vers leur pays d'origine, et aux colons - des matières premières et des produits agricoles précieux. Les coûts des expéditions vers le Nouveau Monde étaient plus que compensés par les innombrables trésors qu’on pouvait y trouver.

Mais les colonies sur la Lune et sur Mars sont une autre affaire. Il n’y a pas d’air, d’eau liquide ou de sol fertile, donc tout ce dont vous avez besoin devra être livré depuis la Terre par fusées, ce qui coûte incroyablement cher. De plus, il n’y a pas de sens militaire particulier à coloniser la Lune, du moins à court terme. Il faut en moyenne trois jours pour aller de la Terre à la Lune ou en revenir, et une guerre nucléaire peut commencer et se terminer en seulement une heure et demie - du moment où les premiers missiles balistiques intercontinentaux sont lancés jusqu'aux dernières explosions. La cavalerie spatiale venue de la Lune n’aura tout simplement pas le temps de participer réellement aux événements sur Terre. En conséquence, le Pentagone ne finance aucun programme majeur visant à militariser la Lune.

Cela signifie que toute opération à grande échelle visant à explorer d’autres mondes ne bénéficiera pas à la Terre, mais à de nouvelles colonies spatiales. Les colons devront extraire des métaux et d’autres minéraux pour leurs propres besoins, car les transporter depuis la Terre (et vers la Terre aussi) coûte trop cher. L’exploitation minière dans la ceinture d’astéroïdes ne deviendra économiquement viable que s’il existe des colonies autosuffisantes capables d’utiliser elles-mêmes les matériaux extraits, et cela se produira au mieux à la toute fin de ce siècle, ou, plus probablement, plus tard.

Tourisme spatial

Mais quand un civil ordinaire pourra-t-il voler dans l’espace ? Certains scientifiques, comme feu Gerard O'Neill de l'Université de Princeton, rêvaient d'une colonie spatiale en forme de roue géante, qui abriterait des compartiments habitables, des usines de purification d'eau, des compartiments de régénération de l'air, etc. pour résoudre le problème de la surpopulation. Cependant, au XXIe siècle, l’idée selon laquelle les colonies spatiales pourraient résoudre ou au moins atténuer ce problème restera encore un fantasme. Pour la majeure partie de l’humanité, la Terre sera son seul foyer pendant encore au moins 100 à 200 ans.

Cependant, il existe encore un moyen par lequel une personne moyenne peut réellement voler dans l’espace : en tant que touriste. Certains entrepreneurs critiquent la NASA pour sa terrible inefficacité et sa bureaucratie et sont prêts à investir eux-mêmes de l'argent dans la technologie spatiale, estimant que les mécanismes de marché aideront les investisseurs privés à réduire le coût des voyages dans l'espace. Burt Rutan et ses investisseurs avaient déjà remporté le prix Ansari X de 10 millions de dollars le 4 octobre 2004, en lançant leur SpaceShipOne deux fois en deux semaines à un peu plus de 100 km au-dessus de la surface de la Terre. SpaceShipOne est la première fusée à voyager avec succès dans l’espace grâce à des fonds privés. Son développement a coûté environ 25 millions de dollars. Le garant des prêts était le milliardaire de Microsoft, Paul Allen.

Actuellement, le vaisseau spatial SpaceShipTwo est presque prêt. Rutan estime que très bientôt il sera possible de commencer les tests, après quoi un vaisseau spatial commercial deviendra une réalité. Le milliardaire Richard Branson de Virgin Atlantic a créé Virgin Galactic, avec un port spatial au Nouveau-Mexique et une longue liste de personnes prêtes à dépenser 200 000 $ pour réaliser son rêve de toujours : aller dans l'espace. Virgin Galactic, qui sera probablement la première grande entreprise à proposer des vols commerciaux vers l'espace, a déjà commandé cinq navires SpaceShipTwo. Si tout se passe comme prévu, le coût du voyage dans l’espace sera divisé par dix.

SpaceShipTwo propose plusieurs façons d'économiser de l'argent. Au lieu d’utiliser d’énormes lanceurs conçus pour lancer des charges utiles dans l’espace directement depuis la Terre, Rutan place son vaisseau spatial sur un avion et le propulse à l’aide de moteurs à réaction atmosphériques conventionnels. Dans ce cas, l’oxygène est utilisé dans l’atmosphère. Puis, à une altitude d'environ 16 km au-dessus du sol, le navire se sépare de l'avion et fait démarrer ses propres réacteurs. Le navire ne peut pas entrer en orbite terrestre basse, mais la réserve de carburant qu'il contient est suffisante pour s'élever à plus de 100 kilomètres au-dessus de la surface de la terre - là où il n'y a presque pas d'atmosphère et où les passagers peuvent voir le ciel devenir progressivement noir. Les moteurs sont capables d'accélérer le navire jusqu'à une vitesse correspondant à M=3, soit jusqu'à trois fois la vitesse du son (environ 3 500 km/h). Bien entendu, cela ne suffit pas pour le mettre en orbite (ici, comme déjà mentionné, une vitesse d'au moins 28 500 km/h est nécessaire, ce qui correspond à 7,9 km/s), mais cela suffira pour transporter des passagers vers la limite de l'atmosphère terrestre et de l'espace extra-atmosphérique. Il est fort possible que dans un avenir très proche, un vol touristique dans l'espace ne coûte pas plus cher qu'un safari en Afrique.

(Cependant, pour faire le tour de la Terre, il faudra payer beaucoup plus et monter à bord d'une station spatiale. J'ai demandé un jour au milliardaire de Microsoft, Charles Simonyi, combien lui coûtait un billet pour l'ISS. La presse a avancé le chiffre à 20 millions de dollars. Il a répondu qu'il ne voulait pas donner le montant exact, mais que les rapports des journaux n'étaient pas très faux. Il a tellement aimé aller dans l'espace qu'un peu plus tard, il s'est à nouveau rendu à la station. , le tourisme spatial restera un privilège de personnes très riches.)

En septembre 2010, le tourisme spatial a reçu un nouvel élan de la part de Boeing Corporation, qui a annoncé son entrée sur ce marché et prévu les premiers vols pour les touristes spatiaux dès 2015. Cela serait tout à fait cohérent avec les projets du président Obama de transférer les vols spatiaux habités à des entreprises privées. mains. Le plan de Boeing prévoit de lancer une capsule avec quatre membres d'équipage et trois sièges vides pour les touristes spatiaux vers la Station spatiale internationale depuis Cap Canaveral. Cependant, Boeing a été assez direct en matière de financement de projets spatiaux privés : la majeure partie de l’argent devra être payée par les contribuables. "C'est un marché incertain", déclare John Elbon, directeur du programme de lancement spatial commercial. "Si nous devions compter uniquement sur les fonds de Boeing, compte tenu de tous les facteurs de risque, nous ne serions pas en mesure de mener à bien cette affaire."

Chevaux sombres

Le coût extrêmement élevé des voyages dans l’espace freine le progrès commercial et scientifique. L’humanité a donc désormais besoin d’une technologie révolutionnaire totalement nouvelle. D’ici le milieu du siècle, les scientifiques et les ingénieurs devront perfectionner de nouveaux lanceurs pour réduire les coûts de lancement.

Le physicien Freeman Dyson a identifié parmi les nombreuses propositions plusieurs technologies qui sont actuellement au stade expérimental, mais qui pourraient un jour rendre l'espace accessible même à la personne moyenne. Aucune de ces propositions ne garantit le succès, mais en cas de succès, le coût de livraison du fret dans l’espace chuterait. La première de ces propositions concerne les systèmes de propulsion laser : un puissant faisceau laser provenant d'une source externe (par exemple de la Terre) est dirigé vers la base de la fusée, où il provoque une mini-explosion dont l'onde de choc déclenche la fusée en mouvement. Un flux constant d’impulsions laser évapore l’eau et la vapeur qui en résulte propulse la fusée dans l’espace. Le principal avantage d'un moteur à réaction laser est que son énergie provient d'une source externe - d'un laser stationnaire. Une fusée laser ne transporte essentiellement aucun carburant. (En revanche, les fusées chimiques consacrent une partie importante de leur énergie au levage et au transport du carburant pour leurs propres moteurs.)

La technologie de propulsion laser a déjà été démontrée en laboratoire, où un modèle a été testé avec succès en 1997. Leik Mirabo, de l'Institut polytechnique Rensselaer de New York, a créé un prototype fonctionnel d'une telle fusée et l'a qualifié de démonstrateur de technologie de bateau-phare. L'un de ses premiers modèles volants pesait 50 grammes et était une « plaque » d'un diamètre d'environ 15 cm. Un laser de 10 kW générait une série d'explosions laser à la base de la fusée ; les ondes de choc aériennes l'ont accéléré avec une accélération de 2 g (soit deux fois l'accélération de la chute libre sur Terre et est d'environ 19,6 m/s 2) et des sons rappellent les tirs de mitrailleuses. Les fusées éclairantes de Mirabeau s'élevaient à plus de 30 m dans les airs (à peu près l'équivalent des premières fusées à propergol liquide de Robert Goddard dans les années 1930).

Dyson rêve du jour où les systèmes de propulsion laser pourront lancer de lourdes charges utiles en orbite terrestre pour seulement cinq dollars la livre, ce qui révolutionnerait certainement l'industrie spatiale. Il imagine un gigantesque laser de 1 000 mégawatts (la puissance d’une centrale nucléaire standard) capable de propulser une fusée de deux tonnes en orbite, composée d’une charge utile et d’un réservoir d’eau à la base. L'eau s'infiltre lentement à travers de minuscules pores dans la paroi inférieure du réservoir. La charge utile et le réservoir pèsent une tonne. Lorsque le faisceau laser atteint le bas de la fusée, l’eau s’évapore instantanément, créant une série d’ondes de choc qui propulsent la fusée dans l’espace. La fusée atteint une accélération de 3 g et entre en orbite terrestre basse six minutes plus tard.

Étant donné que la fusée elle-même ne transporte pas de carburant, il n’y a aucun risque d’explosion catastrophique du transporteur. Pour les fusées chimiques, encore aujourd’hui, 50 ans après Spoutnik 1, la probabilité d’échec est d’environ 1 %. Et ces échecs, en règle générale, semblent très impressionnants - l'oxygène et l'hydrogène explosent en boules de feu géantes et les débris pleuvent sur la rampe de lancement. Le système laser, au contraire, est simple, sûr et peut être utilisé plusieurs fois à des intervalles très courts ; Tout ce dont vous avez besoin pour que cela fonctionne, c'est de l'eau et un laser.

De plus, avec le temps, ce système s’amortira de lui-même. S'il est utilisé pour lancer un demi-million de vaisseaux spatiaux par an, les frais de lancement couvriront facilement à la fois les coûts d'exploitation et les coûts de développement et de construction. Dyson comprend cependant qu’il faudra encore une décennie avant que ce rêve ne se réalise. La recherche fondamentale dans le domaine des lasers de haute puissance nécessitera beaucoup plus d’argent que ce que n’importe quelle université peut allouer. À moins que le gouvernement ou une grande entreprise ne finance le développement, les systèmes de propulsion laser ne seront jamais construits.

C’est là que le Prix de la Fondation pourrait s’avérer très utile. J'ai parlé un jour avec Peter Diamandis, qui l'a fondé en 1996, et j'ai constaté qu'il était bien conscient des limites des fusées chimiques. Même avec SpaceShipTwo, m'a-t-il avoué, nous étions confrontés au fait que les fusées chimiques constituent un moyen très coûteux d'échapper aux effets de la gravité. De ce fait, le prochain X Prize sera décerné à celui qui parviendra à créer une fusée propulsée par un faisceau d'énergie. (Mais au lieu d'un faisceau laser, il est censé utiliser un autre faisceau d'énergie électromagnétique similaire à un laser - un faisceau micro-ondes.)

Le buzz autour du prix et de la récompense de plusieurs millions de dollars elle-même pourrait suffire à susciter l'intérêt des entrepreneurs et des inventeurs pour le problème des fusées non chimiques, comme la fusée à micro-ondes.

Il existe d’autres modèles expérimentaux de fusées, mais leur développement présente des risques différents. L’une des options est un canon à gaz qui tire des sortes de projectiles à partir d’un énorme baril, un peu comme le projectile du roman de Jules Verne « De la Terre à la Lune ». Le projectile de Verne, cependant, n'aurait pas atteint la Lune, car la poudre à canon n'était pas capable de l'accélérer jusqu'à la vitesse de 11 km/s requise pour échapper au champ gravitationnel terrestre. Dans un pistolet à gaz, au lieu de poudre à canon, les projectiles seront expulsés à grande vitesse par du gaz comprimé sous haute pression dans un long tube. Le regretté Abraham Hertzberg de l'Université de Washington à Seattle a construit un prototype d'un tel pistolet, d'environ 10 cm de diamètre et d'environ 10 m de long. Le gaz à l'intérieur du pistolet est un mélange de méthane et d'air comprimé à 25 atmosphères. Le gaz s'enflamme et le projectile est accéléré dans le canon à 30 000 g, ce qui aplatit la plupart des objets métalliques.

Herzberg a prouvé qu'un pistolet à gaz pouvait fonctionner. Mais pour lancer un projectile dans l'espace, son canon doit être beaucoup plus long, environ 230 m ; De plus, différents gaz doivent agir le long de la trajectoire d’accélération dans le canon du pistolet. Pour que la charge utile atteigne sa première vitesse de fuite, il est nécessaire d'organiser cinq sections dans le canon avec différents gaz de travail.

Le coût du lancement à partir d'un pistolet à gaz peut être encore inférieur à celui de l'utilisation d'un système laser. Cependant, il est trop dangereux de lancer des véhicules habités dans l'espace de cette manière : seule une charge solide peut résister à l'intense accélération du canon.

Le troisième modèle expérimental est un « slingatron » qui, comme une élingue, doit faire tourner une charge puis la lancer dans les airs.

Le prototype de cet appareil a été construit par Derek Tidman ; son modèle de table est capable de faire tourner un objet en quelques secondes et de le lancer à des vitesses allant jusqu'à 100 m/s. Le prototype du slingatron est un tube en forme de beignet d'un diamètre d'environ un mètre. Le tube lui-même mesure environ 2,5 cm de diamètre et contient une petite bille d'acier. La balle roule le long d'un tube annulaire et de petits moteurs la poussent et la forcent à accélérer.

Un véritable slingatron, dont la tâche sera de lancer une cargaison en orbite terrestre basse, devrait être beaucoup plus grand - environ une centaine de kilomètres de diamètre ; de plus, il doit injecter de l'énergie dans le ballon jusqu'à ce qu'il accélère à 11,2 km/s. La balle sortira du slingatron avec une accélération de 1000 g, ce qui est aussi beaucoup. Toutes les charges ne peuvent pas résister à une telle accélération. De nombreux problèmes techniques doivent être résolus avant de pouvoir construire un véritable slingatron, le plus important étant de minimiser la friction entre la bille et le tube.

Même dans le meilleur des cas, la finalisation de chacun des trois projets cités prendra plus d'une douzaine d'années, et ce seulement si le gouvernement ou une entreprise privée prend en charge le financement. Sinon, ces prototypes resteront à jamais sur les tables de leurs inventeurs.

Futur lointain

(2070-2100)

Ascenseur spatial

Il est possible que d’ici la fin de ce siècle, le développement de la nanotechnologie rende même possible le célèbre ascenseur spatial. L'homme, comme Jack sur le haricot magique, peut l'escalader jusqu'aux nuages ​​et au-delà. Nous entrerons dans l'ascenseur, appuyerons sur le bouton « haut » et grimperons sur la fibre, qui est un nanotube de carbone long de plusieurs milliers de kilomètres. Il est clair qu’un tel nouveau produit pourrait révolutionner l’économie du voyage spatial et tout bouleverser.

En 1895, le physicien russe Konstantin Tsiolkovsky, inspiré par la construction de la Tour Eiffel, le plus haut bâtiment du monde à l'époque, se posait une question simple : pourquoi une telle tour ne peut-elle pas être construite aussi haute que l'espace ? S'il est suffisamment haut, a-t-il calculé, il ne tombera jamais, selon les lois de la physique. Il a appelé cette structure un « palais céleste ».

Imaginez un ballon. Si vous commencez à la faire tourner sur une ficelle, la force centrifuge sera largement suffisante pour empêcher la balle de tomber. De même, si le câble est suffisamment long, la force centrifuge empêchera le poids attaché à son extrémité de tomber au sol. La rotation de la Terre suffira à maintenir le câble dans le ciel. Une fois que le câble de l’ascenseur spatial s’étendra jusqu’aux cieux, tout véhicule capable de le parcourir pourra voyager en toute sécurité dans l’espace.

Sur le papier, cette astuce semble fonctionner. Mais, malheureusement, si vous essayez d'appliquer les lois du mouvement de Newton et de calculer la tension dans le câble, il s'avère que cette tension dépasse la résistance de l'acier : n'importe quel câble se brisera tout simplement, ce qui rend l'ascenseur spatial impossible.

Au fil de nombreuses années, voire décennies, l’idée d’un ascenseur spatial a été soit oubliée, soit à nouveau discutée, pour ensuite être à nouveau rejetée pour la même raison. En 1957, le scientifique russe Yuri Artsutanov a proposé sa propre version du projet, selon laquelle il était censé construire un ascenseur non pas de bas en haut, mais au contraire de haut en bas. Il a été proposé d'envoyer un vaisseau spatial en orbite, qui abaisserait ensuite une attache à partir de là ; Il ne reste plus qu'à le fixer au sol. Les écrivains de science-fiction ont également contribué à populariser ce projet. Arthur C. Clarke a imaginé un ascenseur spatial dans son roman de 1979 Les Fontaines du Ciel, et Robert Heinlein dans son roman de 1982 Frida.

Les nanotubes de carbone ont relancé cette idée. Comme nous l’avons déjà vu, ils possèdent la plus grande résistance de tous les matériaux connus. Ils sont plus résistants que l'acier et la résistance potentielle des nanotubes pourrait résister aux charges résultant de la conception d'un ascenseur spatial.

Le problème est cependant de créer un lien de nanotubes de carbone pur d’une longueur de 80 000 km. Il s’agit d’une tâche incroyablement difficile, car jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pu obtenir que quelques centimètres de nanotubes de carbone purs en laboratoire. Vous pouvez bien sûr tordre ensemble des milliards de nanofibres, mais ces fibres ne seront pas solides. Le but est de créer un long nanotube dans lequel chaque atome de carbone sera strictement à sa place.

En 2009, des scientifiques de l'Université Rice ont annoncé une découverte importante : les fibres obtenues ne sont pas pures, mais composites, mais ils ont développé une technologie suffisamment flexible pour créer des nanotubes de carbone de n'importe quelle longueur. Par essais et erreurs, les chercheurs ont découvert que les nanotubes de carbone pouvaient être dissous dans l'acide chlorosulfonique, puis expulsés d'une buse comme une seringue. Grâce à cette méthode, il est possible de produire des fibres à partir de nanotubes de carbone de n'importe quelle longueur et son épaisseur est de 50 microns.

L'une des applications commerciales de la fibre de nanotubes de carbone concerne les lignes électriques, car les nanotubes conduisent mieux l'électricité que le cuivre, ils sont plus légers et plus résistants. Matteo Pasquali, professeur d'ingénierie à l'Université Rice, déclare : « Pour les lignes électriques, vous avez besoin de tonnes de cette fibre, et il n'y a aucun moyen de la fabriquer pour l'instant. Il suffit de trouver un seul miracle.

Bien que les fibres obtenues ne soient pas suffisamment pures pour tenir dans un ascenseur spatial, ces études laissent espérer qu’un jour nous pourrons produire des nanotubes de carbone purs suffisamment solides pour nous élever dans les cieux.

Mais même si l’on suppose que le problème de la production de nanotubes longs est résolu, les scientifiques seront confrontés à d’autres problèmes pratiques. Par exemple, un câble d’ascenseur spatial devrait s’élever bien au-dessus des orbites de la plupart des satellites. Cela signifie que l'orbite d'un satellite croisera certainement un jour la route de l'ascenseur spatial et provoquera un accident. Étant donné que les satellites bas volent à des vitesses de 7 à 8 km/s, une collision pourrait être catastrophique. Il s'ensuit que l'ascenseur devra être équipé de moteurs de fusée spéciaux, qui déplaceront le câble de l'ascenseur à l'écart des satellites volants et des débris spatiaux.

Un autre problème est la météo, c'est-à-dire les ouragans, les orages et les vents violents. Un ascenseur spatial doit être ancré au sol, peut-être sur un porte-avions ou une plate-forme pétrolière dans le Pacifique, mais il doit être flexible pour survivre aux éléments.

De plus, la cabine doit disposer d'un bouton panique et d'une capsule de secours en cas de rupture du câble. Si quelque chose arrive au câble, la cabine d'ascenseur doit glisser ou sauter en parachute jusqu'au sol pour sauver les passagers.

Pour accélérer le démarrage de la recherche sur les ascenseurs spatiaux, la NASA a annoncé plusieurs concours. La Space Elevator Race, sponsorisée par la NASA, offre des prix totalisant 2 millions de dollars. Selon le règlement, pour remporter un concours d'ascenseurs fonctionnant grâce à l'énergie transmise le long d'une poutre, il faut construire un appareil ne pesant pas plus de 50 kg, capable de grimper sur un câble jusqu'à une hauteur de 1 km à une vitesse de 2 m. /s. La difficulté est que cet appareil ne doit pas avoir de carburant, de piles ou de câble électrique. L'énergie nécessaire à son mouvement doit être transmise depuis la Terre le long d'un faisceau.

J'ai vu de mes propres yeux la passion et l'énergie des ingénieurs travaillant sur l'ascenseur spatial et rêvant de remporter le prix. J'ai même pris l'avion pour Seattle pour rencontrer les jeunes ingénieurs entreprenants d'un groupe appelé LaserMotive. En entendant le « chant des sirènes » - l'appel de la NASA, ils se sont mis à développer des prototypes d'un appareil qui, très probablement, deviendra le cœur d'un ascenseur spatial.

Je suis entré dans un grand hangar loué par des jeunes pour des tests. À une extrémité du hangar, j'ai vu un grand laser capable d'émettre un puissant faisceau d'énergie. L'autre contenait l'ascenseur spatial lui-même. C'était une boîte d'environ un mètre de large avec un grand miroir. Le miroir réfléchissait le faisceau laser qui le frappait sur toute une batterie de cellules solaires, qui convertissaient son énergie en électricité. L'électricité était fournie au moteur et la cabine d'ascenseur rampait lentement sur un court câble. Avec cette disposition, la cabine équipée d'un moteur électrique n'a pas besoin de traîner un câble électrique avec elle. Il suffit de diriger un faisceau laser vers lui depuis le sol et l'ascenseur rampera tout seul le long du câble.

Le laser dans le hangar était si puissant que les gens devaient se protéger les yeux avec des lunettes spéciales pendant son fonctionnement. Après de nombreuses tentatives, les jeunes ont finalement réussi à faire grimper leur voiture. Un aspect du problème des ascenseurs spatiaux a été résolu, du moins en théorie.

Au départ, la tâche était si difficile qu'aucun des participants n'a pu la mener à bien et remporter le prix promis. Cependant, en 2009, LaserMotive a reçu un prix. La compétition s'est déroulée à la base aérienne d'Edwards, dans le désert de Mojave en Californie. Un hélicoptère avec un long câble survolait le désert et les appareils des participants tentaient de grimper le long de ce câble. L'ascenseur de l'équipe LaserMotive a réussi à le faire quatre fois en deux jours ; son meilleur temps était de 228 secondes. Le travail des jeunes ingénieurs que j'ai observé dans ce hangar a donc porté ses fruits.

Vaisseaux spatiaux

D'ici la fin de ce siècle, des stations scientifiques apparaîtront très probablement sur Mars et peut-être quelque part dans la ceinture d'astéroïdes, malgré la crise actuelle du financement de l'exploration spatiale habitée. Le prochain sur la liste sera une véritable star. Aujourd’hui, une sonde interstellaire serait une entreprise totalement désespérée, mais dans cent ans, la situation pourrait changer.

Pour que l’idée de voyage interstellaire devienne réalité, plusieurs problèmes fondamentaux doivent être résolus. Le premier d’entre eux est la recherche d’un nouveau principe de mouvement. Une fusée chimique traditionnelle mettrait environ 70 000 ans pour atteindre l’étoile la plus proche. Par exemple, deux Voyagers lancés en 1977 ont établi le record de la plus grande distance depuis la Terre. Actuellement (mai 2011), le premier d’entre eux se trouve à 17,5 milliards de kilomètres du Soleil, mais la distance qu’il a parcourue ne représente qu’une infime partie du chemin qui mène aux étoiles.

Plusieurs conceptions et principes de mouvement pour les véhicules interstellaires ont été proposés. Ce:

Voile solaire ;

Fusée nucléaire ;

Fusée avec moteur thermonucléaire statoréacteur ;

Nanovaisseaux.

Alors que j'étais à la station Plum Brook de la NASA à Cleveland, Ohio, j'ai rencontré l'un des visionnaires et ardents partisans de l'idée de la voile solaire. La plus grande chambre à vide du monde pour tester les satellites a été construite sur ce site. Les dimensions de cet appareil photo sont étonnantes ; il s'agit d'une véritable grotte d'environ 30 m de diamètre et 38 m de hauteur, qui pourrait facilement abriter plusieurs immeubles d'habitation à plusieurs étages. Il est également suffisamment grand pour tester des satellites et des pièces de fusées dans le vide spatial. L'ampleur du projet est incroyable. Je me suis senti particulièrement privilégié d'être à l'endroit même où étaient testés bon nombre des satellites, sondes interplanétaires et fusées les plus importants d'Amérique.

J'ai donc rencontré l'un des principaux partisans des voiles solaires, le scientifique de la NASA Les Johnson. Il m'a raconté que depuis son enfance, en lisant de la science-fiction, il rêvait de construire des fusées capables d'atteindre les étoiles. Johnson a même écrit un cours de base sur la construction de voiles solaires. Il estime que ce principe pourra être mis en œuvre au cours des prochaines décennies, mais il est préparé au fait que le véritable vaisseau sera probablement construit plusieurs années après sa mort. Comme les maçons qui ont construit les grandes cathédrales du Moyen Âge, Johnson comprend qu’il faudra peut-être plusieurs vies humaines pour construire un véhicule permettant d’atteindre les étoiles.

Le principe de fonctionnement d'une voile solaire repose sur le fait que la lumière, bien qu'elle n'ait pas de masse au repos, a une quantité de mouvement, ce qui signifie qu'elle peut exercer une pression. La pression que la lumière solaire exerce sur tous les objets rencontrés est extrêmement faible, nous ne la ressentons tout simplement pas, mais si la voile solaire est suffisamment grande et que nous sommes prêts à attendre suffisamment longtemps, alors cette pression peut accélérer le vaisseau interstellaire (dans l'espace, le l'intensité moyenne de la lumière solaire est huit fois supérieure à celle de la Terre).

Johnson m'a dit que son objectif était de créer une voile solaire géante à partir de plastique très fin, mais flexible et résistant. Cette voile devrait faire plusieurs kilomètres de large et elle est censée être construite dans l’espace. Une fois assemblé, il tournera lentement autour du Soleil, gagnant progressivement en vitesse. Après plusieurs années d’accélération, la voile sortira du système solaire et se précipitera vers les étoiles. En général, une voile solaire, comme me l'a dit Johnson, est capable d'accélérer une sonde interstellaire à 0,1 % de la vitesse de la lumière ; En conséquence, dans de telles conditions, il atteindra l’étoile la plus proche dans 400 ans.

Johnson essaie de trouver quelque chose qui donnerait à la voile solaire une accélération supplémentaire et réduirait le temps de vol. Une solution possible serait de placer une batterie de lasers puissants sur la Lune. Les faisceaux laser frappant la voile lui transféreront de l'énergie supplémentaire et, par conséquent, une vitesse supplémentaire lors du vol vers les étoiles.

L'un des problèmes d'un vaisseau spatial sous une voile solaire est qu'il est extrêmement difficile à contrôler et qu'il est presque impossible de s'arrêter et de se diriger dans la direction opposée, car la lumière du soleil ne se déplace que dans une seule direction : celle du Soleil. Une solution à ce problème consiste à déployer la voile et à utiliser la lumière de l’étoile cible pour la ralentir. Une autre possibilité est d'effectuer une manœuvre gravitationnelle à proximité de cette étoile lointaine et, grâce à l'effet de fronde, d'accélérer pour le voyage retour. La troisième option consiste à atterrir sur une lune de ce système stellaire, à y construire une batterie de lasers et à repartir en voyage de retour, en utilisant la lumière de l'étoile et les faisceaux laser.

Johnson rêve de stars, mais comprend que la réalité du moment semble bien plus modeste que ses rêves. En 1993, les Russes ont déployé un réflecteur à 25 points en lavsan sur un navire détaché de la station Mir, mais le but de l'expérience était uniquement de démontrer le système de déploiement. La deuxième tentative s'est soldée par un échec. En 2004, les Japonais ont lancé avec succès deux prototypes de voile solaire, mais là encore, l’objectif était de tester le système de déploiement et non la propulsion. En 2005, une tentative ambitieuse de déploiement d'une véritable voile solaire appelée Cosmos 1 a été organisée par la Planetary Society, l'organisation publique Cosmos Studios et l'Académie des sciences de Russie. La voile a été lancée depuis un sous-marin russe, mais le lancement de la fusée Volna a échoué et la voile solaire n'a pas atteint l'orbite.

Et en 2008, lorsqu’une équipe de la NASA a tenté de lancer la voile solaire NanoSail-D, la même chose s’est produite avec la fusée Falcon 1.

Enfin, en mai 2010, l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale a lancé avec succès IKAROS, le premier vaisseau spatial à utiliser la technologie des voiles solaires dans l'espace interplanétaire. L'appareil a été placé sur une trajectoire de vol vers Vénus, a déployé avec succès une voile carrée d'une diagonale de 20 m et a démontré la capacité de contrôler son orientation et de modifier sa vitesse de vol. À l'avenir, les Japonais envisagent de lancer une autre sonde interplanétaire dotée d'une voile solaire vers Jupiter.

Fusée nucléaire

Les scientifiques envisagent également la possibilité d’utiliser l’énergie nucléaire pour les voyages interstellaires. En 1953, la Commission américaine de l'énergie atomique a commencé à développer sérieusement des fusées équipées de réacteurs nucléaires, ce qui a commencé avec le projet Rover. Dans les années 1950 et 1960. les expériences avec des missiles nucléaires se sont soldées pour la plupart par un échec. Les moteurs nucléaires se comportaient de manière instable et se révélaient généralement trop complexes pour les systèmes de contrôle de l’époque. De plus, il est facile de montrer que la production d’énergie d’un réacteur à fission atomique classique est totalement insuffisante pour un vaisseau spatial interstellaire. Un réacteur nucléaire industriel moyen produit environ 1 000 mégawatts d’énergie, ce qui n’est pas suffisant pour atteindre les étoiles.

Cependant, dans les années 1950. les scientifiques ont proposé d'utiliser des bombes atomiques et à hydrogène, plutôt que des réacteurs, pour les vaisseaux spatiaux interstellaires. Le projet Orion, par exemple, était censé accélérer une fusée grâce aux ondes de souffle des bombes atomiques. Le vaisseau était censé larguer derrière lui une série de bombes atomiques, dont les explosions généreraient de puissantes explosions de rayons X. L'onde de choc provoquée par ces explosions était censée accélérer le vaisseau.

En 1959, les physiciens de General Atomics estimaient qu'une version avancée d'Orion, d'un diamètre de 400 m, pèserait 8 millions de tonnes et serait propulsée par 1 000 bombes à hydrogène.

Le physicien Freeman Dyson était un ardent partisan du projet Orion. « Pour moi, Orion signifiait l’accessibilité de l’ensemble du système solaire pour la propagation de la vie. Il pourrait changer le cours de l’histoire, estime Dyson. En outre, ce serait un moyen pratique de se débarrasser des bombes atomiques. "En un seul vol, nous éliminerions 2 000 bombes."

La fin du projet Orion fut cependant la conclusion du Traité de limitation des essais nucléaires en 1963, qui interdisait les explosions au sol. Sans tests, il était impossible de mener à bien la conception d’Orion et le projet a été clôturé.

Moteur à fusion à flux direct

Un autre projet de missile nucléaire a été proposé en 1960 par Robert W. Bussard ; il a proposé d'équiper la fusée d'un moteur thermonucléaire, similaire à un moteur à réaction d'avion conventionnel. En général, un statoréacteur capte l’air pendant le vol et le mélange au carburant qu’il contient. Le mélange carburant/air s’enflamme alors, créant une explosion chimique qui crée la propulsion. Bussard propose d'appliquer le même principe à un moteur à fusion. Au lieu d’extraire l’air de l’atmosphère, comme le fait un moteur d’avion, un moteur à fusion à statoréacteur collectera l’hydrogène de l’espace interstellaire. Le gaz collecté est censé être comprimé et chauffé à l’aide de champs électriques et magnétiques avant le début de la réaction de fusion thermonucléaire de l’hélium, qui libérera d’énormes quantités d’énergie. Une explosion se produira et la fusée recevra un coup de pouce. Et comme les réserves d’hydrogène dans l’espace interstellaire sont inépuisables, un moteur nucléaire à statoréacteur pourrait vraisemblablement fonctionner éternellement.

La conception du navire équipé d'un moteur à fusion statoréacteur ressemble à un cornet de crème glacée. L'entonnoir capture l'hydrogène gazeux, qui entre ensuite dans le moteur, se réchauffe et subit une réaction de fusion avec d'autres atomes d'hydrogène. Bussard a calculé qu'un moteur nucléaire à statoréacteur pesant environ 1 000 tonnes est capable de maintenir une accélération constante d'environ 10 m/s 2 (c'est-à-dire approximativement égale à l'accélération de la gravité sur Terre) ; dans ce cas, d’ici un an, le vaisseau spatial accélérera jusqu’à environ 77 % de la vitesse de la lumière. Puisqu'un moteur nucléaire à statoréacteur n'est pas limité par les réserves de carburant, un vaisseau doté d'un tel moteur pourrait théoriquement dépasser les limites de notre Galaxie et en seulement 23 ans, selon l'horloge du navire, atteindre la nébuleuse d'Andromède, située à une distance de 2 millions d'années-lumière de nous. (Selon la théorie de la relativité d'Einstein, le temps ralentit dans un vaisseau en accélération, de sorte que les astronautes à bord d'un vaisseau spatial ne vieilliront que de 23 ans, même si des millions d'années se sont écoulées sur Terre pendant cette période.)

Cependant, de sérieux problèmes se posent ici aussi. Premièrement, le milieu interstellaire contient principalement des protons individuels, de sorte qu’un moteur à fusion devrait brûler de l’hydrogène pur, bien que cette réaction ne produise pas beaucoup d’énergie. (La fusion de l'hydrogène peut se dérouler de différentes manières. Actuellement, sur Terre, les scientifiques préfèrent l'option de l'influence du deutérium et du tritium, qui libèrent beaucoup plus d'énergie. Cependant, dans le milieu interstellaire, l'hydrogène se présente sous forme de protons individuels, donc dans Dans les moteurs nucléaires à statoréacteur, seule la fusion proton-proton peut être utilisée (une réaction de fusion qui libère beaucoup moins d'énergie que la réaction deutérium-tritium.) Cependant, Bussard a montré que si vous modifiez le mélange combustible en ajoutant du carbone, alors le carbone, fonctionnant comme un catalyseur, produira une énorme quantité d’énergie, tout à fait suffisante pour un vaisseau spatial.

Deuxièmement, l'entonnoir devant le vaisseau spatial, pour collecter suffisamment d'hydrogène, doit être énorme - environ 160 km de diamètre, il devra donc être collecté dans l'espace.

Il existe un autre problème non résolu. En 1985, les ingénieurs Robert Zubrin et Dana Andrews ont montré que la traînée environnementale empêcherait un vaisseau propulsé par un statoréacteur d'accélérer jusqu'à des vitesses proches de la lumière. Cette résistance est due au mouvement du navire et de l'entonnoir dans le champ des atomes d'hydrogène. Cependant, leurs calculs sont basés sur certaines hypothèses qui, à l'avenir, pourraient ne pas être applicables aux navires équipés de statoréacteurs.

À l'heure actuelle, même si nous n'avons pas d'idées claires sur le processus de fusion proton-proton (ainsi que sur la résistance des ions hydrogène dans le milieu interstellaire), les perspectives d'un moteur nucléaire à statoréacteur restent incertaines. Mais si ces problèmes d’ingénierie peuvent être résolus, cette conception sera probablement l’une des meilleures.

Fusées antimatière

Une autre option consiste à utiliser l’antimatière, la plus grande source d’énergie de l’Univers, pour le vaisseau spatial. L'antimatière est l'opposé de la matière dans le sens où tous les éléments constitutifs d'un atome ont des charges opposées. Par exemple, un électron a une charge négative, mais un antiélectron (positon) a une charge positive. Au contact de la matière, l'antimatière s'annihile. Cela libère tellement d’énergie qu’une cuillère à café d’antimatière suffirait à détruire tout New York.

L'antimatière est si puissante que les méchants du film Anges et Démons de Dan Brown l'utilisent pour fabriquer une bombe et planifier de faire exploser le Vatican ; Dans l'histoire, ils volent de l'antimatière au plus grand centre de recherche nucléaire européen, le CERN, situé en Suisse près de Genève. Contrairement à une bombe à hydrogène, qui n’est efficace qu’à 1 %, une bombe à antimatière serait efficace à 100 %. Lors de l'annihilation de la matière et de l'antimatière, l'énergie est libérée conformément à l'équation d'Einstein : E=mc 2.

En principe, l’antimatière est un carburant idéal pour les fusées. Selon Gerald Smith de l'Université d'État de Pennsylvanie, 4 milligrammes d'antimatière suffiraient pour voler vers Mars, et cent grammes transporteraient le vaisseau vers les étoiles les plus proches. L’annihilation de l’antimatière libère un milliard de fois plus d’énergie que ce qui peut être obtenu avec la même quantité de carburant pour fusée moderne. Un moteur à antimatière semblerait assez simple. Vous pouvez simplement injecter des particules d’antimatière, les unes après les autres, dans une chambre de fusée spéciale. Là, ils s'annihilent avec la matière ordinaire, provoquant une explosion titanesque. Les gaz chauffés sont ensuite expulsés d’une extrémité de la chambre, créant une poussée du jet.

Nous sommes encore très loin de réaliser ce rêve. Les scientifiques ont pu obtenir des antiélectrons et des antiprotons, ainsi que des atomes d'antihydrogène, dans lesquels l'antiélectron circule autour de l'antiproton. Cela a été réalisé au CERN et au Laboratoire national des accélérateurs Fermi (plus communément appelé Fermilab) près de Chicago au Tevatron, le deuxième plus grand accélérateur de particules au monde (seulement plus grand que le Grand collisionneur de hadrons du CERN). Dans les deux laboratoires, les physiciens ont dirigé un flux de particules de haute énergie vers une cible et ont obtenu un flux de fragments, notamment des antiprotons. Grâce à de puissants aimants, l’antimatière a été séparée de la matière ordinaire. Les antiprotons résultants ont ensuite été ralentis et autorisés à se mélanger avec des antiélectrons, donnant naissance à des atomes d'antihydrogène.

Dave McGinnis, l'un des physiciens du Laboratoire Fermi, a longuement réfléchi à l'utilisation pratique de l'antimatière. Lui et moi étions à côté du Tevatron et Dave m'a expliqué les aspects économiques déconcertants de l'antimatière. Le seul moyen connu d’obtenir une quantité significative d’antimatière, a-t-il déclaré, était d’utiliser un puissant collisionneur comme le Tevatron ; mais ces machines sont extrêmement coûteuses et ne peuvent produire de l'antimatière qu'en très petites quantités. Par exemple, en 2004, un collisionneur au CERN a donné aux scientifiques plusieurs billionièmes de gramme d'antimatière, et ce plaisir a coûté aux scientifiques 20 millions de dollars. À ce prix, l’économie mondiale ferait faillite avant que suffisamment d’antimatière puisse être produite pour une expédition stellaire. Les moteurs à antimatière eux-mêmes, a souligné McGinnis, ne sont pas particulièrement compliqués et ne contredisent certainement pas les lois de la nature. Mais le coût d’un tel moteur ne permettra pas sa réalisation dans un avenir proche.

L’une des raisons pour lesquelles l’antimatière est si chère réside dans les sommes énormes qui doivent être dépensées pour la construction d’accélérateurs et de collisionneurs. Cependant, les accélérateurs eux-mêmes sont des machines universelles et sont principalement utilisés non pas pour la production d'antimatière, mais pour la production de toutes sortes de particules élémentaires exotiques. Il s’agit d’un outil de recherche physique et non d’un appareil industriel.

On peut supposer que le développement d’un nouveau type de collisionneur, spécialement conçu pour la production d’antimatière, pourrait réduire considérablement son coût. La production massive de telles machines produirait alors des quantités importantes d’antimatière. Harold Gerrish, de la NASA, est convaincu que le prix de l'antimatière pourrait éventuellement tomber à 5 000 dollars le microgramme.

Une autre possibilité d’utiliser l’antimatière comme carburant pour fusée est de trouver une météorite antimatière dans l’espace. Si un tel objet était découvert, son énergie serait probablement suffisante pour alimenter plusieurs vaisseaux spatiaux. Il faut dire qu'en 2006, dans le cadre du satellite russe Resurs-DK, a été lancé l'instrument européen PAMELA dont le but est de rechercher de l'antimatière naturelle dans l'espace.

Si de l’antimatière est découverte dans l’espace, l’humanité devra alors inventer quelque chose comme un réseau électromagnétique pour la collecter.

Ainsi, bien que les vaisseaux spatiaux interstellaires à antimatière soient une idée très réelle et ne contredisent pas les lois de la nature, ils n'apparaîtront probablement pas au 21e siècle, à moins qu'à la toute fin du siècle les scientifiques ne soient capables de réduire le coût de l'antimatière à un montant raisonnable. Mais si cela peut être réalisé, le projet de vaisseau spatial à antimatière sera certainement l’un des premiers à être envisagé.

Nanovaisseaux

Nous sommes habitués depuis longtemps aux effets spéciaux dans des films comme Star Wars et Star Trek ; Quand on pense aux vaisseaux spatiaux, des images d’immenses machines futuristes surgissent, hérissées de toutes parts des dernières inventions dans le domaine des appareils de haute technologie. En attendant, il existe une autre possibilité : utiliser la nanotechnologie pour créer de minuscules vaisseaux spatiaux, pas plus gros qu’un dé à coudre ou une aiguille, voire même plus petits. Nous sommes déjà sûrs que les vaisseaux spatiaux devront être énormes, comme l'Enterprise, et transporter tout un équipage d'astronautes. Mais avec l'aide de la nanotechnologie, les fonctions principales d'un vaisseau spatial peuvent être contenues dans un volume minimum, et alors ce n'est pas un énorme navire, dans lequel l'équipage devra vivre pendant de nombreuses années, qui ira vers les étoiles, mais des millions de petits nanovaisseaux. Peut-être que seule une petite partie d'entre eux atteindra sa destination, mais l'essentiel sera fait : après avoir atteint l'un des satellites du système de destination, ces navires construiront une usine et assureront la production d'un nombre illimité de leurs propres exemplaires.

Vint Cerf estime que les nanovaisseaux peuvent être utilisés à la fois pour étudier le système solaire et, à terme, pour voler vers les étoiles. Il déclare : « Si nous pouvons concevoir des nanodispositifs petits mais puissants qui peuvent être facilement transportés et livrés à la surface, sous la surface et dans l'atmosphère de nos planètes et lunes voisines, l'exploration du système solaire deviendra beaucoup plus efficace... Ces mêmes capacités peuvent être étendues à l'exploration interstellaire"

On sait que dans la nature, les mammifères ne donnent naissance qu'à quelques petits et veillent à ce qu'ils survivent tous. Les insectes, quant à eux, produisent un grand nombre de petits, mais seul un petit nombre d’entre eux survivent. Les deux stratégies sont suffisamment efficaces pour permettre à des espèces d’exister sur la planète pendant plusieurs millions d’années. De la même manière, nous pouvons envoyer un vaisseau très coûteux dans l’espace – ou des millions de petits vaisseaux, dont chacun coûtera un centime et consommera très peu de carburant.

Le concept même des nanoships repose sur une stratégie très réussie et largement utilisée dans la nature : la stratégie par essaim. Les oiseaux, les abeilles et autres oiseaux volent souvent en groupes ou en essaims. Ce n’est pas seulement qu’un grand nombre de proches garantit la sécurité ; De plus, le troupeau agit comme un système d’alerte précoce. Si quelque chose de dangereux se produit à une extrémité du troupeau, par exemple une attaque par un prédateur, l'ensemble du troupeau en reçoit instantanément des informations. Le troupeau est très efficace et énergique. Les oiseaux, volant selon une figure caractéristique en forme de V - un coin, utilisent les flux turbulents de l'aile d'un voisin devant et facilitent ainsi leur vol.

Les scientifiques parlent d'un essaim, d'un essaim ou d'une famille de fourmis comme d'un « superorganisme », qui possède dans certains cas sa propre intelligence, indépendante des capacités des individus qui le composent. Le système nerveux d'une fourmi, par exemple, est très simple et le cerveau est très petit, mais ensemble, une famille de fourmis est capable de construire une structure très complexe : une fourmilière. Les scientifiques espèrent tirer parti des leçons de la nature en développant des robots « en essaim » qui pourraient un jour effectuer de longs voyages vers d’autres planètes et étoiles.

D'une certaine manière, tout cela n'est pas sans rappeler le concept de « poussière intelligente » développé par le Pentagone : des milliards de particules équipées de minuscules capteurs sont dispersées dans l'air et effectuent des reconnaissances. Chaque capteur lui-même n’a aucune intelligence et ne fournit qu’un infime grain d’informations, mais ensemble, ils peuvent fournir à leurs propriétaires des montagnes de données de toutes sortes. La DARPA a financé des recherches dans ce domaine en vue de futures applications militaires, par exemple en utilisant la poussière intelligente pour surveiller les positions ennemies sur le champ de bataille. En 2007 et 2009 L’US Air Force a publié des plans d’armement détaillés pour les prochaines décennies ; il y a de tout, des versions avancées du drone Predator (coûtant 4,5 millions de dollars aujourd'hui) à d'énormes essaims de minuscules capteurs bon marché de la taille d'une tête d'épingle.

Les scientifiques s’intéressent également à ce concept. Des essaims de poussière intelligente seraient utiles pour surveiller en temps réel un ouragan depuis des milliers d’endroits différents ; de la même manière, on pouvait observer des orages, des éruptions volcaniques, des tremblements de terre, des inondations, des incendies de forêt et d'autres phénomènes naturels. Dans le film Twister, par exemple, nous suivons une équipe de courageux chasseurs d'ouragans qui risquent leur vie en plaçant des capteurs autour des tornades. Non seulement c’est très risqué, mais ce n’est pas non plus très efficace. Au lieu de risquer votre vie en plaçant plusieurs capteurs autour d'un cratère volcanique lors d'une éruption ou autour d'une tornade traversant la steppe et en recevant des informations sur la température, l'humidité et la vitesse du vent, il serait bien plus efficace de disperser de la poussière intelligente dans l'air. et obtenir des données simultanément sur des milliers de points différents dispersés sur une superficie de centaines de kilomètres carrés. Dans un ordinateur, ces données seront compilées en une image tridimensionnelle qui vous montrera en temps réel l'évolution d'un ouragan ou les différentes phases d'une éruption. Les entreprises commerciales travaillent déjà sur des exemples de ces minuscules capteurs, et certains d’entre eux sont en réalité plus petits qu’une tête d’épingle.

Un autre avantage des nanovaisseaux est qu’ils nécessitent très peu de carburant pour atteindre l’espace. Alors que les énormes lanceurs ne peuvent accélérer qu’à une vitesse de 11 km/s, les objets minuscules comme les nanovaisseaux sont relativement faciles à lancer dans l’espace à des vitesses incroyablement élevées. Par exemple, des particules élémentaires peuvent être accélérées à des vitesses inférieures à la lumière en utilisant un champ électrique conventionnel. Si vous donnez une petite charge électrique aux nanoparticules, elles peuvent également être facilement accélérées par un champ électrique.

Au lieu de dépenser d’énormes sommes d’argent pour envoyer des sondes interplanétaires, il est possible de donner à chaque nanovaisseau la capacité de se répliquer ; ainsi, même un nanobot pourrait construire une usine de nanobots ou même une base lunaire. Après cela, de nouvelles sondes auto-réplicatrices partiront à la découverte d’autres mondes. (Le problème est de créer le premier nanobot capable de s’auto-copier, et cela reste une question encore très lointaine.)

En 1980, la NASA a pris l'idée d'un robot auto-réplicant suffisamment au sérieux pour commander une étude spéciale à l'Université de Santa Clara intitulée « Automation avancée pour les tâches spatiales » et a examiné en détail plusieurs options possibles. L'un des scénarios envisagés par les scientifiques de la NASA impliquait l'envoi de petits robots auto-réplicateurs sur la Lune. Là-bas, les robots devaient organiser la production de leur propre espèce à partir de matériaux de récupération.

Le rapport sur ce programme était principalement consacré à la création d'une usine chimique de traitement du sol lunaire (régolithe). On supposait, par exemple, que le robot atterrirait sur la lune, se diviserait en ses éléments constitutifs, puis assemblerait une nouvelle configuration à partir de ceux-ci, tout comme un robot jouet en transformation. Ainsi, le robot pourrait assembler de grands miroirs paraboliques pour concentrer la lumière du soleil et commencer à faire fondre le régolithe. Il utiliserait ensuite de l'acide fluorhydrique pour extraire les métaux utilisables et d'autres substances de la fonte du régolithe. Les métaux pourraient être utilisés pour construire une base lunaire. Au fil du temps, le robot construirait également une petite usine lunaire pour produire ses propres copies.

Sur la base des données de ce rapport, l'Institute for Advanced Concepts de la NASA a lancé une série de projets basés sur l'utilisation de robots auto-réplicateurs. Mason Peck de l'Université Cornell était l'un de ceux qui ont pris au sérieux l'idée des petits vaisseaux spatiaux.

J'ai visité le laboratoire de Peck et j'ai vu de mes propres yeux un établi rempli de toutes sortes de composants qui pourraient un jour être destinés à aller dans l'espace. À côté de l'établi se trouvait également une petite salle blanche aux parois en plastique, où étaient assemblés les composants minces des futurs satellites.

La vision de Peck de l'exploration spatiale est très différente de tout ce que nous voyons dans les films hollywoodiens. Il suggère la possibilité de créer une puce mesurant un centimètre par centimètre et pesant un gramme, qui pourrait être accélérée jusqu'à 1 % de la vitesse de la lumière. Il peut par exemple profiter de l'effet de fronde, grâce auquel la NASA accélère ses stations interplanétaires à des vitesses énormes. Cette manœuvre gravitationnelle consiste à faire le tour de la planète ; de la même manière, une pierre en fronde, retenue par une ceinture de gravité, accélère, vole en cercle et est tirée dans la direction souhaitée. Ici, la gravité de la planète contribue à donner une vitesse supplémentaire au vaisseau spatial.

Mais Peck souhaite utiliser les forces magnétiques au lieu de la gravité. Il espère forcer le microstarship à décrire une boucle dans le champ magnétique de Jupiter, qui est 20 000 fois plus intense que le champ magnétique terrestre et tout à fait comparable aux champs des accélérateurs terrestres capables d'accélérer des particules élémentaires jusqu'à des énergies de plusieurs milliards d'électrons-volts.

Il m'a montré un échantillon - un microcircuit qui, selon son plan, pourrait un jour faire un long voyage autour de Jupiter. C’était un petit carré, plus petit que le bout d’un doigt, littéralement rempli de toutes sortes de choses scientifiques. En général, l'appareil interstellaire de Peck sera très simple. D'un côté, la puce dispose d'une batterie solaire, qui doit lui fournir l'énergie nécessaire à la communication, et de l'autre, un émetteur radio, une caméra vidéo et d'autres capteurs. Cet appareil n’a pas de moteur et le champ magnétique de Jupiter devra l’accélérer. (Malheureusement, en 2007, l'Advanced Concepts Institute de la NASA, qui avait financé ce projet ainsi que d'autres projets innovants pour le programme spatial depuis 1998, a été fermé en raison de coupes budgétaires.)

Nous voyons que l'idée de Peck sur les vaisseaux spatiaux est très différente de celle acceptée dans la science-fiction, où d'énormes vaisseaux spatiaux parcourent l'immensité de l'Univers sous le contrôle d'une équipe d'astronautes courageux. Par exemple, si une base scientifique apparaissait sur l’une des lunes de Jupiter, des dizaines de ces petits vaisseaux pourraient être lancés en orbite autour de la géante gazeuse. Si, entre autres choses, une batterie de canons laser apparaissait sur cette lune, les minuscules vaisseaux pourraient être accélérés jusqu'à une fraction notable de la vitesse de la lumière, leur donnant ainsi une accélération à l'aide d'un faisceau laser.

Un peu plus tard, j'ai posé une question simple à Peck : pourrait-il réduire sa puce à la taille d'une molécule grâce à la nanotechnologie ? Alors même le champ magnétique de Jupiter ne sera pas nécessaire - ils peuvent être accélérés à des vitesses sublumineuses dans un accélérateur conventionnel construit sur la Lune. Il a dit que c'était possible, mais qu'il n'avait pas encore réglé les détails.

Nous avons donc pris un morceau de papier et ensemble nous avons commencé à écrire des équations dessus et à comprendre ce qui en résulterait. (C'est ainsi que nous, scientifiques, communiquons entre nous - nous allons avec une craie sur un tableau noir ou prenons un morceau de papier et essayons de résoudre un problème en utilisant diverses formules.) Nous avons écrit une équation pour la force de Lorentz, que Peck propose d'utiliser pour accélérer ses vaisseaux près de Jupiter. Ensuite, nous avons réduit mentalement les vaisseaux à la taille de molécules et les avons mentalement placés dans un accélérateur hypothétique comme le Grand collisionneur de hadrons. Nous avons rapidement réalisé qu’avec l’aide d’un accélérateur conventionnel placé sur la Lune, nos nanovaisseaux pourraient être accélérés sans problème à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. En réduisant la taille du vaisseau spatial d’une plaque centimétrique à une molécule, nous avons pu réduire l’accélérateur nécessaire pour les accélérer ; Désormais, au lieu de Jupiter, nous pourrions utiliser un accélérateur de particules traditionnel. L'idée nous a semblé tout à fait réaliste.

Cependant, après avoir analysé à nouveau les équations, nous sommes arrivés à une conclusion générale : le seul problème ici est la stabilité et la résistance des nanostarships. L’accélérateur va-t-il déchirer nos molécules ? Comme une balle sur une ficelle, ces nanovaisseaux subiront des forces centrifuges lorsqu’ils accéléreront à des vitesses proches de la lumière. De plus, ils seront chargés électriquement, de sorte que même les forces électriques menaceront leur intégrité. La conclusion générale : oui, les nanovaisseaux sont une possibilité réelle, mais il faudra des décennies de recherche avant que la puce de Peck puisse être réduite à la taille moléculaire et amplifiée suffisamment pour que se rapprocher de la vitesse de la lumière ne lui nuise en rien.

En attendant, Mason Peck rêve d'envoyer un essaim de nanovaisseaux vers l'étoile la plus proche dans l'espoir qu'au moins certains d'entre eux franchiront l'espace interstellaire qui nous sépare. Mais que feront-ils une fois arrivés à destination ?

C'est là qu'entre en jeu le projet de Pei Zhang, de l'université Carnegie Mellon de la Silicon Valley. Il a créé toute une flottille de mini-hélicoptères, qui pourraient un jour être destinés à voler dans l'atmosphère d'une planète extraterrestre. Il m'a fièrement montré son essaim de minibots qui ressemblaient à des hélicoptères jouets. Cependant, la simplicité extérieure est trompeuse. J'ai clairement vu que chacun d'eux possédait une puce remplie de l'électronique la plus complexe. D'une simple pression sur un bouton, Zhang a soulevé quatre minibots dans les airs, qui se sont immédiatement dispersés dans différentes directions et ont commencé à nous transmettre des informations. Très vite, j'ai été entouré de minibots de tous côtés.

De tels hélicoptères, m'a expliqué Zhang, sont censés fournir une assistance dans des circonstances critiques telles qu'un incendie ou une explosion ; leur tâche est la collecte d'informations et la reconnaissance. Au fil du temps, les minibots peuvent être équipés de caméras de télévision et de capteurs de température, de pression, de direction du vent, etc. ; En cas de catastrophe naturelle ou d’origine humaine, ces informations peuvent s’avérer vitales. Des milliers de minibots pourraient être lancés au-dessus d’un champ de bataille, d’un incendie de forêt ou (pourquoi pas ?) au-dessus d’un paysage extraterrestre inexploré. Ils communiquent tous constamment entre eux. Si un minibot rencontre un obstacle, les autres en seront immédiatement informés.

Ainsi, un scénario de voyage interstellaire consiste à tirer des milliers de puces jetables bon marché, semblables à la puce de Mason Peck, vers l'étoile la plus proche, volant à une vitesse proche de celle de la lumière. Si même une petite partie d’entre eux atteint sa destination, les mini-vaisseaux libéreront leurs ailes ou leurs hélices et, comme l’essaim mécanique de Pei Zhang, survoleront un paysage extraterrestre sans précédent. Ils enverront des informations par radio directement à la Terre. Une fois les planètes prometteuses découvertes, la deuxième génération de ministarships démarrera ; leur tâche sera de construire des usines à proximité d'une étoile lointaine pour produire les mêmes mini-vaisseaux, qui iront ensuite vers l'étoile suivante. Le processus se développera sans fin.

Exode de la Terre ?

D’ici 2100, nous enverrons probablement des astronautes sur Mars et dans la ceinture d’astéroïdes, explorerons les lunes de Jupiter et envisagerons sérieusement d’envoyer des sondes vers les étoiles.

Mais qu’en est-il de l’humanité ? Aurons-nous des colonies spatiales et seront-elles capables de résoudre le problème de la surpopulation ? Allons-nous trouver une nouvelle maison dans l’espace ? La race humaine commencera-t-elle à quitter la Terre d’ici 2100 ?

Non. Compte tenu du coût des voyages dans l’espace, la plupart des gens ne monteront pas à bord d’un vaisseau spatial et ne verront pas de planètes lointaines en 2100, ni même bien plus tard. Peut-être qu’une poignée d’astronautes auront réussi à créer quelques minuscules avant-postes de l’humanité sur d’autres planètes et satellites d’ici là, mais l’humanité dans son ensemble restera confinée sur Terre.

Puisque la Terre sera la demeure de l’humanité pendant encore de nombreux siècles, demandons-nous : comment la civilisation humaine se développera-t-elle ? Quel impact la science aura-t-elle sur le mode de vie, le travail et la société ? La science est le moteur de la prospérité. Il convient donc de réfléchir à la manière dont elle changera la civilisation humaine et notre bien-être à l’avenir.

Remarques:

La base pour déterminer les coordonnées de l'utilisateur n'est pas la mesure des changements de fréquence, mais uniquement le temps de parcours des signaux provenant de plusieurs satellites situés à des distances différentes (mais connues à chaque instant) de lui. Pour déterminer trois coordonnées spatiales, en principe, il suffit de traiter les signaux de quatre satellites, même si généralement le récepteur « prend en compte » tous les satellites en activité qu'il entend à ce moment-là. Il existe également une méthode plus précise (mais aussi plus difficile à mettre en œuvre) basée sur la mesure de la phase du signal reçu. - Environ. voie

Ou dans une autre langue terrestre, selon le lieu de tournage du film. - Environ. voie

Le projet TPF est en effet inscrit depuis longtemps dans les plans à long terme de la NASA, mais il est toujours resté un « projet sur papier », loin du stade de mise en œuvre pratique. Ni lui ni un deuxième projet du même domaine thématique, le Terrestrial Planet Photographer (TPI), ne sont inclus dans la proposition de budget pour l'exercice 2012. Leur successeur sera peut-être la mission New Worlds d'imagerie et de spectroscopie de planètes semblables à la Terre, mais on ne peut rien dire sur le calendrier de son lancement. - Environ. voie

En réalité, il ne s’agissait pas de sensibilité, mais de qualité de surface du miroir. - Environ. voie

Ce projet a été sélectionné en février 2009 pour une mise en œuvre conjointe par la NASA et l'Agence spatiale européenne. Début 2011, les Américains se sont retirés du projet faute de fonds et l'Europe a reporté sa décision d'y participer jusqu'en février 2012. Le projet Ice Clipper mentionné ci-dessous a été proposé à un concours de la NASA en 1997 et n'a pas été accepté. . - Environ. voie

Hélas, le texte est également obsolète sur ce point. Comme l'EJSM, ce projet commun a perdu le soutien américain début 2011 et est en cours de révision, réclamant les mêmes fonds dans le budget de l'EKA que l'EJSM et l'Observatoire international des rayons X IXO. Un seul de ces trois projets, sous une forme réduite, peut être approuvé pour une mise en œuvre en 2012, et le lancement peut avoir lieu après 2020 - Remarque. voie

Et certains d’entre eux sont interrogés. - Environ. voie

À proprement parler, c’était le nom du programme de la NASA conçu pour répondre aux exigences de Bush, dont les principales dispositions sont décrites ci-dessous par l’auteur. - Environ. voie

Les États-Unis possèdent des fusées et il n'est pas nécessaire de les inventer de toutes pièces : le vaisseau spatial Orion peut être lancé par une version lourde - le porte-avions Delta IV et des navires privés plus légers - sur des fusées Atlas V ou Falcon-9. Mais il n’existe pas un seul vaisseau spatial habité prêt à l’emploi et il n’y en aura pas dans les trois ou quatre prochaines années. - Environ. voie

Le problème, bien sûr, n’est pas la distance, mais l’augmentation et la diminution de la vitesse requise pour les vols. Il est également conseillé de limiter la durée de l'expédition afin de minimiser l'exposition aux radiations de l'équipage. Au total, ces restrictions peuvent entraîner un modèle de vol avec une consommation de carburant très élevée et, par conséquent, une masse élevée du complexe expéditionnaire et son coût. - Environ. voie

Ce n'est pas vrai. Des gaz chauds pénètrent à l'intérieur de l'aile gauche du Columbia et, après un échauffement prolongé, le privent de sa résistance. L'aile a été déformée, le navire a perdu sa seule orientation correcte lors du freinage dans la haute atmosphère et a été détruit par les forces aérodynamiques. Les astronautes ont été tués par la dépressurisation et par des surcharges de choc insupportables. - Environ. voie

En février 2010, l'administration Obama a annoncé la fermeture complète du programme Constellation, y compris le vaisseau spatial Orion, mais a déjà accepté en avril de le maintenir comme véhicule de sauvetage pour l'ISS. En 2011, un consensus a été atteint concernant le début immédiat du financement du lanceur super-lourd SLS basé sur les éléments de la navette et la poursuite des travaux sur Orion sans annonce formelle des objectifs du programme habité prometteur. - Environ. voie

Rien de tel ! Premièrement, les Russes et les Américains, qui volent désormais ensemble pendant six mois, atterrissent en bonne santé et peuvent marcher, quoique avec prudence, le jour de l'atterrissage. Deuxièmement, l'état des cosmonautes soviétiques et russes était le même après des vols records d'une durée de 366 et 438 jours, puisque les moyens que nous avons développés pour lutter contre les effets des facteurs liés aux vols spatiaux sont suffisants pour de telles périodes. Troisièmement, Andriyan Nikolaev et Vitaly Sevastianov pouvaient à peine ramper après un vol record de 18 jours sur Soyouz-9 en 1970, alors qu'aucune mesure préventive n'avait encore été appliquée. - Environ. voie

Faire tourner un navire ou une partie de celui-ci autour de son axe est assez simple et ne nécessite quasiment aucune consommation de carburant supplémentaire. Une autre chose est qu'il n'est peut-être pas très pratique pour l'équipage de travailler dans de telles conditions. Cependant, il n’existe pratiquement aucune donnée expérimentale à ce sujet. - Environ. voie

Cette estimation populaire du coût de l’ISS est incorrecte car elle inclut artificiellement les coûts de tous les vols de navette pendant sa construction et son exploitation. La conception et la fabrication des composants de la station, de l'instrumentation scientifique et du contrôle de mission sont désormais évaluées à environ 58 milliards de dollars sur près de 30 ans (1984-2011). - Environ. voie

L'ascenseur spatial ne peut pas se terminer à l'altitude de l'orbite géostationnaire - pour qu'il reste immobile et puisse servir de support au mouvement des cabines de transport, le système doit être équipé d'un contrepoids à une altitude allant jusqu'à 100 000 km. . - Environ. voie

Le deuxième exemplaire de ce vaisseau spatial, NanoSail-D2, a été lancé le 20 novembre 2010 avec le satellite Fastsat, s'en est séparé le 17 janvier 2011 et a déployé avec succès une voile spatiale d'une superficie de 10 m2. - Environ. voie

En mai 2011, trois « satellites à puce » expérimentaux de l’équipe de Peck ont ​​été livrés à l’ISS pour des tests d’endurance dans des conditions spatiales. - Environ. voie

Un tel transfert constitue en soi une tâche ardue. - Environ. voie

Les planétologues ont fixé des priorités dans l'étude du système solaire.

Pour les personnes nées à l’ère de l’exploration spatiale, les livres sur le système solaire publiés avant 1957 conduisent souvent à un état de choc. Comme l'ancienne génération en savait peu, n'ayant même pas la moindre idée des immenses volcans et canyons de Mars, en comparaison desquels le mont Everest ressemble à une fourmilière forestière et le Grand Canyon à un fossé au bord de la route. Peut-être croyait-on auparavant que sous les nuages ​​​​de Vénus il pourrait y avoir une jungle humide et luxueuse, ou un désert sec sans fin, ou un océan bouillonnant, ou d'immenses marécages de goudron - n'importe quoi, mais pas ce qui s'est réellement avéré être : d'immenses champs volcaniques - scènes le flot de magma gelé de Noé. L'apparence de Saturne semblait autrefois terne : deux anneaux vagues, alors qu'aujourd'hui on peut admirer des centaines et des milliers d'anneaux élégants. Les satellites des planètes géantes étaient des spots, et non des paysages fantastiques avec des lacs de méthane et des geysers de poussière.

À cette époque, toutes les planètes ressemblaient à de petits îlots de lumière et la Terre semblait beaucoup plus grande qu’elle ne l’est aujourd’hui. Personne n'a jamais vu notre planète de l'extérieur : marbre bleu sur velours noir, recouvert d'une fine couche d'eau et d'air. Personne ne savait que la Lune devait sa naissance à l’impact, ni que la mort des dinosaures survenait au même moment. Personne ne comprenait vraiment comment l’humanité pouvait complètement changer l’environnement de la planète entière. De plus, l’ère spatiale nous a enrichi de connaissances sur la nature et nous a ouvert de nouvelles perspectives.

Depuis le lancement de Spoutnik, l'exploration planétaire a connu plusieurs hauts et bas. Par exemple, dans les années 1980. les travaux sont presque à l’arrêt. Aujourd'hui, des dizaines de sondes de différents pays parcourent le système solaire, de Mercure à Pluton. Mais le budget est réduit, les dépenses augmentent et n'aboutissent pas toujours au résultat souhaité, ce qui jette une ombre sur la NASA. L'agence traverse actuellement une période difficile de son histoire depuis que Nixon a mis fin au programme Apollo il y a 35 ans.

"Les spécialistes de la NASA continuent de rechercher des domaines de recherche prioritaires", déclare Anthony Janetos ( Anthony Janetos) du Pacific Northwest National Laboratory, membre du Conseil national de recherches (CNRC), qui supervise le programme d'observation de la Terre de la NASA. -Est-ce qu'ils explorent l'espace ? Étudient-ils l’homme ou font-ils de la science pure ? Se précipitent-ils vers les galaxies ou se limitent-ils au système solaire ? Sont-ils intéressés par les navettes et les stations spatiales ou simplement par la nature de notre planète ?

En principe, cette évolution des événements devrait porter ses fruits. Non seulement les programmes de sondes robotiques doivent être relancés, mais les vols spatiaux habités doivent également être relancés. Le président George W. Bush s'est fixé comme objectif en 2004 de poser le pied sur la Lune et sur Mars. Malgré la controverse autour de cette idée, la NASA s’en est emparée. Mais la difficulté était que ce mandat est rapidement devenu non financé et a forcé l’agence à briser le mur qui « protège » traditionnellement la science et les programmes dotés en personnel contre les dépassements de coûts. "Je pense que tout le monde sait que l'agence n'a pas assez d'argent pour faire tout le travail qui doit être fait", déclare Bill Claybaugh ( Bill Claybaugh), directeur de la recherche et de l'analyse de la NASA. "L'argent ne pleut pas non plus comme de l'or sur les agences spatiales des autres pays."

Le CNRC prend parfois du recul et se demande comment se portent les sciences planétaires dans le monde. Par conséquent, nous présentons une liste d’objectifs prioritaires.

1. Surveillance du climat de la Terre

En 2005, un comité du Conseil national de recherches a conclu : « il existe un risque que le système de satellite environnemental échoue ». Depuis, la situation a changé. La NASA a transféré 600 millions de dollars sur cinq ans provenant de projets d'exploration de la Terre pour soutenir les programmes de la navette et de la station spatiale. Dans le même temps, le développement d’un nouveau système national de satellites d’observation de la Terre en orbite polaire a dépassé le budget et doit être réduit. Cela s'applique aux instruments qui étudient le réchauffement climatique, mesurant le rayonnement solaire incident sur la Terre et les rayons infrarouges réfléchis par la surface de la Terre.

En conséquence, plus de 20 satellites du système d’observation de la Terre cesseront de fonctionner avant même que de nouveaux appareils ne viennent les remplacer. Les scientifiques et les ingénieurs espèrent pouvoir les maintenir en état de marche pendant un certain temps. "Nous sommes prêts à travailler, mais maintenant nous avons besoin d'un plan", déclare Robert Cahalan ( Robert Cahalan), chef de la division Climat et rayonnement du Goddard Space Flight Center de la NASA. "Vous ne pouvez pas attendre qu'ils se brisent."

Si les satellites cessent de fonctionner avant l’arrivée des remplacements, il y aura un manque de données qui rendra difficile le suivi des changements. Par exemple, si la prochaine génération d'appareils remarque que le Soleil est devenu plus brillant, il sera difficile de comprendre si c'est vraiment le cas ou si les instruments sont mal calibrés. À moins que des observations satellitaires continues ne soient effectuées, ce problème ne peut être résolu. Observations de la surface de la Terre depuis des satellites Landsat, menées depuis 1972, ont été interrompues pendant plusieurs années et le ministère américain de l'Agriculture est contraint d'acheter des données de satellites indiens pour surveiller les cultures.

Le CNRC réclame le rétablissement du financement et le lancement de 17 nouveaux engins spatiaux surveillant la couverture de glace et le dioxyde de carbone au cours de la prochaine décennie afin d'étudier comment ces facteurs influencent les conditions météorologiques et d'améliorer les méthodes de prévision. Malheureusement, la recherche climatique est prise entre l'observation météorologique de routine (le travail de la NOAA) et la science (le travail de la NASA). "Le principal problème est que personne n'est chargé de surveiller le climat", explique le climatologue Drew Schindel ( Drew Shindell) du Goddard Space Research Center de la NASA. Comme beaucoup d’autres scientifiques, il estime que les programmes climatiques gouvernementaux, répartis entre différents ministères, devraient être regroupés et transférés à un seul ministère qui s’occuperait uniquement de ce sujet.

Plan d'action

• Financer 17 nouveaux satellites proposés par la NASA au cours de la prochaine décennie (coût : environ 500 millions de dollars par an).
• Créer un bureau de recherche sur le climat.

2. Préparer la protection contre les astéroïdes

Menace d'astéroïde

Les astéroïdes d'un diamètre de 10 km (tueurs de dinosaures) tombent sur Terre en moyenne une fois tous les 100 millions d'années. Astéroïdes d'un diamètre d'environ 1 km (destructeurs globaux) - une fois tous les demi-millions d'années. Des astéroïdes de 50 m capables de détruire une ville apparaissent une fois par millénaire.

Le Space Defence Survey a identifié plus de 700 corps kilométriques, mais tous ne sont pas dangereux pour nous dans les siècles à venir. Cependant, cette étude ne permettra pas de détecter plus de 75 % de ces astéroïdes.

La probabilité que parmi les 25 % non détectés, un astéroïde tombe sur Terre est faible. Le risque moyen peut atteindre 1 000 décès par an. Le risque posé par les astéroïdes plus petits s'élève en moyenne à 100 personnes par an.

L'astéroïde est si énorme et la sonde spatiale si petite... mais donnez-lui du temps, et même une fusée faible peut dévier le rocher géant de son orbite dangereuse.

Tout comme la surveillance du climat, la protection de la planète contre les astéroïdes semble être prise entre deux chaises. Ni la NASA ni l'Agence spatiale européenne ( Agence spatiale européenne, ESA) n’ont pas pour mandat de sauver l’humanité. La meilleure chose qu'ils ont faite a été le programme Survey for Space Defense ( Enquête Spaceguard, NASA) doté d'un budget de 4 millions de dollars par an pour rechercher dans l'espace proche de la Terre des corps d'un diamètre supérieur à 1 km, susceptibles de nuire non seulement à n'importe quelle région de la planète, mais également à la Terre dans son ensemble. . Cependant, jusqu’à présent, personne ne s’est engagé dans une recherche systématique de « destroyers régionaux » plus petits, qui devraient être au nombre d’environ 20 000 à proximité de la Terre. Il n’existe pas non plus de Direction des menaces spatiales qui tirerait la sonnette d’alarme si nécessaire. Si la technologie de sécurité existait, il faudrait au moins 15 ans pour assurer une protection contre une intrusion dangereuse. "Il n'existe pas de plan global aux Etats-Unis pour l'instant", déclare Larry Lemke ( Larry Lemke), ingénieur au Aimson Center de la NASA.

En réponse à une demande du Congrès en mars 2007, la NASA a publié un rapport indiquant que la détection d'objets mesurant entre 100 et 1 000 m pourrait être confiée au Large Survey Telescope ( Grand télescope d'enquête sinoptique, LSST), développé pour étudier le ciel et rechercher de nouveaux objets. Les développeurs de ce projet estiment que sous la forme sous laquelle le télescope a été conçu, il sera capable de détecter 80 % de ces corps d'ici 10 ans de fonctionnement (2014-2024). Avec 100 millions de dollars supplémentaires investis dans le projet, l'efficacité pourrait atteindre 90 %.

Comme tous les instruments au sol, les capacités du télescope LSST sont limitées. Premièrement, il a un angle mort : il ne peut observer les objets les plus dangereux se déplaçant à proximité de l’orbite terrestre légèrement en avant ou en arrière de notre planète que dans les rayons de l’aube du matin ou du soir, lorsque les rayons du soleil rendent difficile leur détection. Deuxièmement, ce télescope ne peut déterminer la masse d'un astéroïde qu'indirectement - par sa luminosité. Dans ce cas, l'estimation de la masse peut différer de moitié : un gros astéroïde sombre peut être confondu avec un petit mais léger. « Et cette distinction peut être très importante si nous avons besoin de protection », explique Claybaugh.

Pour résoudre ces problèmes, la NASA a décidé de construire un télescope spatial infrarouge de 500 millions de dollars et de le placer en orbite autour du Soleil. Il sera capable de détecter toute menace pour la Terre et, en observant les corps célestes à différentes longueurs d'onde, de déterminer leur masse avec une erreur ne dépassant pas 20 %. "Si vous voulez bien faire les choses, vous devez observer l'infrarouge depuis l'espace", explique Donald Yeomans ( Donald Yeomans) du Jet Propulsion Laboratory, co-auteur du rapport.

Que faire si l'astéroïde se dirige déjà vers notre planète ? La règle générale est que pour dévier un astéroïde du rayon de la Terre, vous devez modifier sa vitesse dix ans avant l'impact d'un millimètre par seconde, en le poussant avec une explosion nucléaire ou en le tirant en arrière avec une attraction gravitationnelle.

En 2004, la Commission de la NASA sur les expéditions vers des objets géocroiseurs a recommandé des tests. Selon le projet Don Quichotte de 400 millions de dollars, il est censé modifier sa trajectoire en heurtant un obstacle de quatre cents kilos. L'éjection de matière après la collision en raison de l'effet de réaction modifiera la direction de l'astéroïde, mais personne ne sait quelle sera la force de cet effet. Déterminer ceci est la tâche principale du projet. Les scientifiques doivent trouver un corps sur une orbite si éloignée que l’impact ne le place pas accidentellement sur une trajectoire de collision avec la Terre.

Au printemps 2008, l'ESA a achevé l'avant-projet et l'a immédiatement mis de côté faute d'argent. Pour mettre en œuvre ses projets, elle tentera de s'associer à la NASA et/ou à l'Agence spatiale japonaise ( Agence japonaise d'exploration aérospatiale, JAXA).

Plan d'action

• Recherche avancée d'astéroïdes, y compris de petits corps, éventuellement à l'aide d'un télescope infrarouge spatial dédié.
• Expérience sur la déviation contrôlée d'un astéroïde.
• Développement d’un système formel d’évaluation des dangers potentiels.

3. Rechercher une nouvelle vie

Avant le lancement du satellite, les scientifiques considéraient le système solaire comme un véritable paradis. Puis l’optimisme a diminué. Il s’est avéré que la sœur de la Terre est un enfer. Après avoir approché la poussière de Mars, les Mariners ont découvert que son paysage de cratères était similaire à celui de la Lune ; Assis à sa surface, les Vikings n'ont pu trouver aucune molécule organique. Mais plus tard, des lieux propices à la vie ont été découverts. Mars est encore prometteur. Les lunes planétaires, en particulier Europe et Encelade, semblent posséder de vastes mers souterraines et d'énormes quantités de matières premières nécessaires à la formation de la vie. Même Vénus a peut-être été autrefois recouverte par un océan. Sur Mars, la NASA ne recherche pas les organismes eux-mêmes, mais les traces de leur existence passée ou présente, en mettant l'accent sur la présence d'eau. La dernière sonde Phoenix, lancée en août, devrait atterrir dans la région inexplorée du pôle Nord en 2008. Il ne s'agit pas d'un rover, mais d'un appareil stationnaire doté d'un manipulateur capable de creuser le sol à plusieurs centimètres de profondeur pour rechercher des dépôts de glace. Le Mars Science Laboratory se prépare également au vol ( Laboratoire scientifique sur Mars, MSL) est un rover martien de la taille d'une voiture d'une valeur de 1,5 milliard de dollars, dont le lancement est prévu fin 2009 et l'atterrissage un an plus tard.

Mais peu à peu, les scientifiques reviendront à la recherche directe d'organismes vivants ou de leurs restes. L'ESA prévoit de lancer la sonde ExoMars en 2013 ( ExoMars), équipé du même laboratoire que les Vikings, et d'une foreuse capable de pénétrer jusqu'à 2 m de profondeur dans le sol – de quoi atteindre des couches où les composés organiques ne sont pas détruits.

De nombreux planétologues considèrent comme prioritaire l’étude des roches apportées de Mars sur Terre. En analyser ne serait-ce qu'une petite quantité sera l'occasion de pénétrer profondément dans l'histoire de la planète, comme l'a fait le programme Apollo pour la Lune. Les problèmes budgétaires de la NASA ont repoussé le projet de plusieurs milliards de dollars à 2024, mais l'agence a déjà commencé à moderniser MSL afin de pouvoir conserver les échantillons de la collection.

Pour Europe, la lune de Jupiter, les scientifiques aimeraient également disposer d'un orbiteur pour mesurer la façon dont la forme et le champ gravitationnel de la lune réagissent aux influences des marées de Jupiter. S'il y a du liquide à l'intérieur du satellite, sa surface montera et descendra de 30 m, et sinon, seulement 1 m. Un magnétomètre et un radar vous aideront à regarder sous la surface et éventuellement à palper l'océan, et des caméras vous aideront à cartographier l'océan. surface en préparation pour l'atterrissage et le forage.

Une extension naturelle des travaux de Cassini près de Titan serait un orbiteur et un atterrisseur. L'atmosphère de Titan est similaire à celle de la Terre, ce qui permet l'utilisation d'une montgolfière qui peut occasionnellement descendre à la surface et prélever des échantillons. Le but de tout cela, dit Jonathan Lunin ( Jonathan Lunine) de l’Université d’Arizona « analyserait les matières organiques de surface pour vérifier s’il y a des progrès dans l’auto-organisation de la substance qui, selon de nombreux experts, est à l’origine de l’origine de la vie sur Terre ».

En janvier 2007, la NASA a commencé à examiner ces projets. L'agence envisage de faire un choix entre l'Europe et Titan en 2008. L'enquête de 2 milliards de dollars pourrait être lancée d'ici dix ans. Le deuxième corps céleste devra attendre encore dix ans.

En fin de compte, il se peut que la vie terrestre soit unique. Ce serait triste, mais cela ne signifierait pas que tous les efforts étaient vains. Selon Bruce Jakoski ( Bruce Jacosky), directeur du Centre d'Astrobiologie de l'Université du Colorado, l'astrobiologie permet de comprendre à quel point la vie peut être diversifiée, quels sont ses prérequis et comment elle a commencé sur notre planète il y a 4 milliards d'années.

Plan d'action

• Obtention d'échantillons de sol martien.
• Préparation à l'exploration d'Europe et de Titan.

4. L'indice sur l'origine des planètes

Tout comme l’origine de la vie, la formation des planètes était un processus complexe en plusieurs étapes. Jupiter fut le premier et dirigea ensuite les autres. Combien de temps a duré cette formation ? Ou est-il né d’une seule compression gravitationnelle, comme une petite étoile ? S'est-il formé loin du Soleil puis s'en est-il rapproché, comme en témoigne sa teneur anormalement élevée en éléments lourds ? Et pourrait-il en même temps pousser de petites planètes sur son passage ? Le satellite Juno de Jupiter, que la NASA prévoit de lancer en 2011, devrait contribuer à répondre à ces questions.

Le développement de l'idée de la sonde Stardust, qui a livré en 2006 des échantillons de poussières de la coma entourant le noyau solide de la comète, permettrait également de comprendre la formation des planètes. Selon le chef de projet Donald Brownlee ( Donald Brownlee) de l'Université de Washington, Stardust a montré que les comètes étaient de colossaux collecteurs de matière de nébuleuse protosolaire au début de la formation du système solaire, qui était gelée dans la glace et préservée jusqu'à ce jour. "La poussière d'étoiles a ramené des grains de poussière remarquables du système solaire interne, de sources extrasolaires et, apparemment, même d'objets détruits comme Pluton, mais ils sont très peu nombreux." La JAXA prévoit d'obtenir des échantillons de noyaux de comètes.

La Lune peut également devenir une plateforme de recherche astroarchéologique. C'était une sorte de pierre de Rosette pour comprendre l'histoire des impacts dans le jeune système solaire, car elle permettait de relier l'âge relatif de la surface, déterminé par le comptage des cratères, avec la datation absolue des échantillons renvoyés par Apollo et la Luna russe. Mais dans les années 1960. les atterrisseurs n'ont visité que quelques endroits. Ils ne sont pas parvenus au cratère Aitken, un bassin de la taille d'un continent situé de l'autre côté, dont l'âge peut indiquer la fin de la formation des planètes. La NASA envisage désormais d'y envoyer un robot pour prélever des échantillons et les ramener sur Terre.

Un autre mystère du système solaire est que les astéroïdes de la ceinture principale semblent s'être formés avant Mars, qui à son tour s'est formée avant la Terre. Il semble qu’une vague de formation de planètes se dirigeait vers l’intérieur, probablement déclenchée par Jupiter. Mais Vénus s’inscrit-elle dans ce schéma ? Après tout, cette planète, avec ses nuages ​​acides, sa pression énorme et ses températures infernales, n’est pas l’endroit le plus agréable pour atterrir. En 2004, le CNRC recommandait de déployer un ballon capable de descendre brièvement à la surface, de prélever des échantillons, puis de prendre l'altitude nécessaire pour les analyser ou les renvoyer sur Terre. Au milieu des années 1980. L'Union soviétique a déjà envoyé un vaisseau spatial sur Vénus et l'Agence spatiale russe envisage désormais de lancer un nouvel atterrisseur.

L’étude de la formation des planètes s’apparente à certains égards aux études sur l’origine de la vie. Vénus est située à l’intérieur de la zone de vie, Mars à l’extérieur et la Terre au milieu. Comprendre les différences entre ces planètes signifie faire progresser la recherche de la vie en dehors du système solaire.

Plan d'action

• Obtenez des échantillons de matière provenant des noyaux des comètes, de la Lune et de Vénus.

5. Au-delà du système solaire

Il y a deux ans, les légendaires Voyagers ont surmonté la crise financière. Lorsque la NASA a annoncé qu'elle allait arrêter le projet, le tollé général l'a obligée à continuer de travailler. Rien de ce qui a été créé par l'homme n'a jamais été aussi éloigné de nous que Voyager 1 : 103 unités astronomiques (UA), soit 103 fois plus loin que la Terre du Soleil, et en ajoutant 3,6 ua supplémentaires. En 2002 ou 2004 (selon diverses estimations), il a atteint la mystérieuse limite multicouche du système solaire, où les particules du vent solaire entrent en collision avec un flux de gaz interstellaire.

Mais les Voyagers ont été conçus pour explorer les planètes extérieures et non l’espace interstellaire. Leurs sources d’énergie au plutonium se tarissent. La NASA réfléchit depuis longtemps à la création d'une sonde spéciale, et le rapport du CNRC sur la physique solaire de 2004 conseille à l'agence de commencer à travailler dans cette direction.

Limites externes

La sonde interstellaire devrait explorer la région frontalière du système solaire, là où le gaz éjecté du Soleil rencontre le gaz interstellaire. Il doit avoir une vitesse, une durabilité et un équipement que les Voyagers et les Pionniers ne possèdent pas.

La sonde doit mesurer la teneur en acides aminés des particules interstellaires pour déterminer la quantité de matière organique complexe entrée dans le système solaire depuis l’extérieur. Il doit également trouver des particules d'antimatière qui pourraient naître dans des trous noirs miniatures ou de la matière noire. Il doit déterminer comment les limites du système solaire réfléchissent la matière, y compris les rayons cosmiques qui peuvent influencer le climat de la Terre. Il doit également découvrir s'il existe un champ magnétique dans l'espace interstellaire qui nous entoure, qui peut jouer un rôle important dans la formation des étoiles. Cette sonde peut être utilisée comme un télescope spatial miniature pour effectuer des observations cosmologiques sans l'influence de la poussière interplanétaire. Cela permettrait d'étudier ce que l'on appelle l'anomalie Pioneer, une force inexpliquée agissant sur les deux sondes spatiales lointaines Pioneer 10 et Pioneer 11, et également de tester la théorie de la relativité générale d'Einstein en indiquant où la gravité du soleil collecte les rayons de lumière provenant de sources distantes. . Il pourrait être utilisé pour étudier en détail l’une des étoiles proches, comme Epsilon Eridani, même s’il faudrait des dizaines de milliers d’années pour y parvenir.

Pour atteindre un corps céleste à une distance de centaines d'unités astronomiques pendant la vie du scientifique (et de la source d'énergie au plutonium), il faut accélérer jusqu'à une vitesse de 15 UA. dans l'année. Pour ce faire, vous pouvez utiliser l'une des trois options suivantes : lourd, moyen ou léger, respectivement, avec un moteur ionique alimenté par un réacteur nucléaire ou une voile solaire.

Les sondes lourdes (36 t) et moyennes (1 t) ont été développées en 2005 par les équipes dirigées par Thomas Zurbuchen ( Thomas Zurbuchen) de l'Université du Michigan à Ann Arbor et Ralph McNutt ( Ralph McNutt) du laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins. Mais l'option la plus simple semble plus acceptable pour le lancement. L'ESA étudie actuellement une proposition d'une équipe internationale de scientifiques dirigée par Robert Wimmer-Schweingruber ( Robert Wimmer-Schweingruber) de l'Université de Kiel, Allemagne. La NASA pourrait également rejoindre ce projet.

Une voile solaire d'un diamètre de 200 m pourra accélérer une sonde de cinq cents kilos. Après son lancement depuis la Terre, il doit se précipiter vers le Soleil et passer le plus près possible de lui (à l'intérieur de l'orbite de Mercure) afin de capter une puissante poussée de lumière solaire. Tel un véliplanchiste, le vaisseau spatial virera de bord. Avant l'orbite de Jupiter, il doit lâcher la voile et voler librement. Mais d'abord, les ingénieurs doivent développer une voile suffisamment légère et la tester dans une version simplifiée.

"Une telle mission sous les auspices de l'ESA ou de la NASA serait la prochaine étape logique dans l'exploration spatiale", estime Wimmer-Schweingruber. Au cours des 30 prochaines années, le coût de ce projet est estimé à 2 milliards de dollars. L'étude des planètes nous aidera à comprendre comment la Terre s'inscrit dans le schéma global, et l'étude de notre voisinage interstellaire nous aidera à découvrir la même chose pour l'ensemble du système solaire.

Après avoir percé le firmament avec son « Vostok 1 », il tomba directement dans l'espace. Le monde était conquis. Les dames ont crié, déposant des fleurs aux pieds du héros, et les dirigeants de tous les pays, la reine d'Angleterre et le bon révolutionnaire Fidel ont embrassé l'homme le plus charmant qui ait jamais vécu comme leur frère. Ensuite, il y a eu le cosmonaute Leonov, qui est allé dans l’espace, Terechkova, un vol vers la Lune, la privation du droit de Pluton d’être appelé planète et aucun progrès cosmique visible. D'accord, l'écrivain de science-fiction Bradbury a accepté cela, mais Sergei Pavlovich Korolev serait très mécontent. Comment lui expliquer que l’humanité n’est même pas allée sur la Lune ?

C'est dommage, camarades. Mais un changement puissant se dessine ces dernières années, et si tout se passe comme prévu, la décennie entre 2020 et 2030 promet d’être notre nouvelle soixantaine. Voyons sur quoi travaillent actuellement Roscosmos, la NASA et l'Agence spatiale européenne.

1. Échapper à l'astéroïde. Version 1

Les idées saintes du film « Armageddon », plus fantastiques que scientifiques, sont vivantes dans le cœur des explorateurs de l’espace. Seulement, tout se passera sans pertes humaines. Un drone atterrira simplement sur la surface rugueuse de l’astéroïde et redirigera le corps errant sans réfléchir vers une orbite stable autour de la Lune ou de la Terre.

Ce n’est pas nécessaire pour sauver la Terre, et ce n’est pas un caprice, l’astéroïde sera simplement utilisé à des fins d’entraînement. Tout d'abord, sur cet astéroïde, vous pouvez répéter l'atterrissage sur la Lune, sur Mars et sur d'autres corps cosmiques, afin que les astronautes sachent comment se comporter dans cette situation. De plus, il sera possible d'effectuer des analyses du sol de l'astéroïde, ce qui permettra d'obtenir de nouvelles informations sur l'origine du système solaire. La manière exacte dont le corps céleste sera capturé n’a pas encore été décidée. Les options envisagées incluent l’utilisation d’un conteneur gonflable géant pour contenir l’astéroïde.

2. Échapper à l'astéroïde. Version 2

L’Agence spatiale européenne a sa propre vision de la lutte contre les astéroïdes, qui ressemble davantage à la méthode canonique du film. Le projet AIDA (Asteroid Impact & Deflection Assessment) est la première mission de l’humanité vers le double astéroïde Didim, qui s’approchera de notre planète de 11 millions de kilomètres en 2022. Le diamètre du corps principal est d'environ 800 mètres, celui de son satellite de 150 mètres. Les deux astéroïdes gravitent autour d’un centre de masse commun situé à une distance d’environ un kilomètre.

En 2014, le projet a été lancé, mais ensuite, comme toujours, l'argent s'est épuisé et la NASA est venue à la rescousse. Désormais, en cas de succès, les lauriers devront être partagés.

La sonde à impacteur DART développée par la NASA s'écrasera sur le satellite de l'astéroïde à une vitesse d'environ 6,5 kilomètres par seconde, et l'appareil AIM de l'Agence spatiale européenne (ESA) se lancera dans l'exploration orbitale des deux corps célestes, ainsi que du conséquences de la collision de la « sonde suicide ». L’expérience d’impact devrait aider les experts à comprendre s’il est possible de pousser un astéroïde hors de son orbite.

3. Base lunaire

Selon des informations non confirmées, cela se produirait au début des années 2030, près de 70 ans après que l'homonyme du brillant bluesman y aurait mis les pieds. Mais cette fois, il ne s'agit pas seulement d'une visite de courtoisie, mais d'un véritable enracinement sur le satellite. La base sera conçue pour 2-3 personnes et sera non seulement une sorte de ravitaillement pour les équipages partant explorer des planètes plus lointaines, mais aussi une sorte de mine. Qui ne le savait pas, ils envisagent d’extraire de l’hydrogène sur la Lune, puis de le transformer en carburant pour fusée.

4. "Luna-Glob"

Cependant, nos courageux astronautes regardent également vers la Lune. En fait, c’est le seul projet indépendant de cette envergure que la Russie n’a pas encore abandonné.

Certes, la création d'une base spatiale sur la Lune est encore une perspective lointaine, mais les projets de stations automatiques interplanétaires pour l'étude d'un satellite artificiel terrestre sont tout à fait réalisables à l'heure actuelle, et depuis plusieurs années, le principal en Russie est le Programme Luna-Glob - en fait, la première étape nécessaire vers un éventuel règlement lunaire.

La sonde déterminera le mécanisme d'atterrissage sur la surface lunaire et étudiera le sol lunaire - des forages permettront de prélever des échantillons de sol et de les analyser plus en détail pour détecter la présence de glace (l'eau est nécessaire à la fois à la vie des astronautes et potentiellement comme carburant hydrogène pour les fusées). ).

Le lancement de l'appareil a été reporté à plusieurs reprises pour diverses raisons, et jusqu'à présent nous nous sommes arrêtés à 2015. À l'avenir, avant le vol habité prévu pour les années 2030, il est prévu de lancer plusieurs sondes plus lourdes, dont Luna-Resurs, qui étudieront également la Lune et d'autres mesures préparatoires nécessaires au futur atterrissage des astronautes.

Mais ne vous précipitez pas pour critiquer notre dignité cosmique. La Russie, par exemple, envoie régulièrement des astronautes américains, européens, canadiens et japonais dans l’espace. Les sièges des Soyouz nationaux sont vendus pour les années à venir. D'autres pays adoptent l'expérience russe en matière de préparation aux vols spatiaux. En France, un programme d'entraînement de cosmonautes russes simulant l'apesanteur a été récemment lancé.

N'oubliez pas que pendant longtemps nous avons été les seuls à envoyer des millionnaires comme touristes spatiaux.

Nous devons d'abord résoudre les problèmes liés au cosmodrome de Plesetsk, développer le GLONASS, élaborer des systèmes d'entretien pour les engins spatiaux individuels en orbite et faire d'autres petites choses sans lesquelles l'exploration spatiale est impossible. Donc tout est en avance, Yura sera toujours fier de nous.

5. En avant vers Jupiter

Jupiter semble une planète trop prometteuse pour une future exploration spatiale. Et il n’a pas eu le temps de serrer les dents comme Mars ou la Lune. Les chercheurs s'intéressent particulièrement au satellite de la planète Europe et à ses étendues glacées. En raison de sa grande distance du Soleil, Europe reçoit très peu de chaleur, mais il est possible que sous la glace se trouve de l'eau liquide, chauffée par l'activité tectonique dans les entrailles de la planète. Pour y accéder, vous aurez besoin d'un cryobot - un appareil capable de se frayer un chemin à travers une glace de plusieurs kilomètres d'épaisseur grâce à l'influence thermique. La NASA travaille déjà sur un tel appareil, qu'elle appelle Valkyrie. L'appareil chauffe l'eau à l'aide d'une source d'énergie nucléaire embarquée et dirige le jet sur la glace, la faisant fondre. La Valkyrie récupère ensuite l’eau de fonte et répète la procédure en avançant progressivement. Lors d’essais en Alaska, l’échantillon a surmonté huit kilomètres de glace en un an. Ainsi, si l’expédition a lieu, les scientifiques espèrent pour la première fois découvrir des conditions propices à l’origine de la vie.

Cependant, les Européens, avides de gloire, tentent de toutes leurs forces de s'emparer des lauriers des explorateurs de Jupiter. En 2022, ils enverront la station automatique interplanétaire Jupiter Icy Moon Explorer vers Jupiter. Le satellite explorera immédiatement les trois satellites les plus proches et les plus grands de Jupiter du groupe dit galiléen : Europe, Ganymède et Callisto. S’il est lancé avec succès à l’heure prévue, l’appareil atteindra le système Jupiter en 2030.

6. Vol vers Alpha Centauri

Les expéditions au sein du système solaire ne sont pas impressionnantes pour tout le monde, certains comme Alpha Centauri. Tout espoir réside uniquement dans le « Centenary Spaceship », un projet conjoint de la NASA et de la Defense Advanced Research Projects Agency des États-Unis. Si tout est en ordre, alors l’humanité ira vers l’étoile la plus proche de nous en dehors du système solaire pendant la vie des nouveau-nés actuels. À tout le moins, les porteurs du projet espèrent créer les technologies nécessaires aux voyages interstellaires dans les 100 prochaines années, comme un moteur à antimatière. Il faudra également réfléchir à des mesures permettant de prévenir les conséquences d'un long séjour dans l'espace pour le corps humain. Compte tenu de l’état actuel de la science, les chances de succès de la mission semblent négligeables. Cependant, le projet est de plus en plus financé, il y a donc des chances.

7. Télescope spatial James Webb

Le télescope Hubble a un successeur en développement depuis 20 ans. Mais cette longue attente en vaut la peine : l'humanité pourra enfin observer les objets les plus éloignés de l'univers, situés à des milliards d'années-lumière de nous. Il sera par exemple possible d’apercevoir certaines des premières étoiles et galaxies qui se sont formées après le Big Bang. Cependant, tout n'est pas si rose : de nombreux astrophysiciens ne sont pas confiants dans l'efficacité de cet oculaire, surtout après de nombreux échecs lors des tests et des excédents budgétaires interminables. Mais attendez et voyez, il ne reste plus beaucoup de temps, juste un an.

8. Voyage vers Mars

Ils en disent tellement que, pour une raison quelconque, il semble que nous y soyons déjà arrivés. De plus, non seulement la NASA, mais aussi les nouveaux venus SpaceX et Blue Origin se disputent le vol. D'un autre côté, la NASA n'est pas pressée et estime qu'il vaut mieux calculer tous les risques sur Terre avant d'être bleu, faire une série de tests (un astéroïde pour aider), et ensuite seulement envoyer des gens dans le masse interstellaire. Ils prévoient de le faire en 2030, mais le vol sera très probablement reporté, car depuis quelques années, les gars de l'agence spatiale ne se plaignent que du manque de budget. La société néerlandaise Mars One prévoit d'envoyer une expédition en 2026, mais ce projet est périodiquement compromis par le fait qu'il est tout simplement intenable. Certains candidats au vol affirment que les organisateurs de tout ce mouvement n'ont pas réuni l'argent nécessaire, mais continuent d'espérer un parrainage.

L'Agence spatiale européenne a également son propre plan pour une mission sur Mars. Ces camarades veulent faire atterrir un homme sur Mars vers 2033. La direction de l'agence affirme qu'en raison du faible financement, elle sera obligée de recourir à la coopération internationale. Par exemple, la Russie participe à l’une des étapes du programme ExoMars. Mais cette étape n'est pas associée à l'étude de la possibilité de vie sur celui-ci.

Aujourd'hui, les principales agences spatiales reconnaissent le programme SpaceX comme le plus prometteur en termes d'exploration de Mars. C'est en grande partie grâce à leur fusée navette Falcon 9, qui livre aujourd'hui du fret à l'ISS. Une particularité de la fusée est la possibilité d'atterrir le premier étage pour le réutiliser. Cette technologie est parfaite pour les missions sur Mars.

Le système de lancement spatial Startram proposé, dont la construction et la mise en œuvre coûterait environ 20 milliards de dollars, promet la capacité de mettre en orbite des marchandises pesant jusqu'à 300 000 tonnes à un prix très abordable de 40 dollars par kilogramme de charge utile. Considérant que le coût actuel de l'envoi d'un kg de charge utile dans l'espace est, au mieux, de 11 000 dollars, le projet semble très intéressant.

Le projet Startram ne nécessitera ni fusées, ni moteurs à carburant, ni moteurs ioniques. Au lieu de tout cela, la technologie de répulsion magnétique sera utilisée ici. Il convient de noter que le concept de train à sustentation magnétique est loin d’être nouveau. Il existe déjà sur Terre des trains en service qui se déplacent sur une surface magnétique à une vitesse d'environ 600 kilomètres par heure. Cependant, tous ces maglevs (utilisés principalement au Japon) ont un obstacle majeur qui limite leur vitesse de pointe. Pour que ces trains puissent atteindre leur plein potentiel et atteindre les vitesses les plus élevées possibles, nous devons nous débarrasser des intempéries qui les ralentissent.

Le projet Startram propose une solution à ce problème en construisant un long tunnel à vide suspendu à une altitude d'environ 20 kilomètres. À cette altitude, la résistance de l'air devient moins prononcée, ce qui permettra d'effectuer des lancements spatiaux à des vitesses beaucoup plus élevées et avec beaucoup moins de traînée. Les vaisseaux spatiaux seront littéralement projetés dans l'espace, sans qu'il soit nécessaire de surmonter l'atmosphère. Un tel système nécessiterait environ 20 ans de travail et des investissements totalisant 60 milliards de dollars.

Attrape-astéroïdes

Parmi les fans de science-fiction, il y avait autrefois un débat houleux sur la méthode anti-scientifique et la complexité clairement sous-estimée de l'atterrissage sur un astéroïde, illustrée dans le célèbre thriller de science-fiction américain « Armageddon ». Même la NASA a souligné un jour qu’elle aurait trouvé une option meilleure (et plus réaliste) pour tenter de sauver la Terre d’une destruction imminente. De plus, l’Agence aérospatiale a récemment accordé une subvention pour le développement et la construction d’un « capteur de comètes et d’astéroïdes ». Le vaisseau spatial s'accrochera à un objet spatial sélectionné avec un harpon puissant spécial et, en utilisant la puissance de ses moteurs, éloignera ces objets d'une trajectoire dangereuse d'approche de la Terre.

De plus, l'appareil peut être utilisé pour capturer des astéroïdes en vue d'en extraire davantage de minéraux. L'objet spatial sera attiré par le harpon et emmené à l'emplacement souhaité, par exemple sur l'orbite de Mars ou de la Lune, où seront situées des bases orbitales ou au sol. Après quoi des groupes miniers seront envoyés sur l’astéroïde.

Sonde solaire

Comme sur Terre, le Soleil a aussi ses propres vents et tempêtes. Cependant, contrairement à ceux sur Terre, les vents solaires peuvent non seulement abîmer vos cheveux, mais ils peuvent littéralement vous évaporer. Selon l'agence aérospatiale de la NASA, de nombreuses questions sur le Soleil qui n'ont toujours pas de réponse trouveront une réponse grâce à la sonde solaire, qui sera envoyée à notre astre en 2018.

Le vaisseau spatial devra s'approcher du Soleil à une distance d'environ 6 millions de kilomètres. Cela conduira au fait que la sonde devra subir les effets d'une énergie de rayonnement d'une telle puissance qu'aucun vaisseau spatial artificiel n'a jamais connu. Selon les ingénieurs et les scientifiques, un bouclier thermique en composite de carbone de 12 centimètres d'épaisseur contribuera à protéger la sonde des effets des rayonnements nocifs.

Cependant, la NASA ne peut pas simplement envoyer la sonde directement vers le Soleil. Le vaisseau spatial devra effectuer au moins sept passages orbitaux autour de Vénus. Et cela lui prendra environ sept ans. Chaque rotation accélérera la sonde et ajustera la trajectoire sur la bonne trajectoire. Après le dernier survol, la sonde se dirigera vers l'orbite du Soleil, à une distance de 5,8 millions de kilomètres de sa surface. Ainsi, il deviendra l’objet spatial artificiel le plus proche du Soleil. Le record actuel appartient à la sonde spatiale Helios 2, située à environ 43,5 millions de kilomètres du Soleil.

Avant-poste martien

Les perspectives émergentes pour les futurs vols vers Mars et Europe sont énormes. La NASA estime que si des cataclysmes mondiaux et la chute d'astéroïdes tueurs ne l'empêchent pas, l'agence enverra une personne sur la surface martienne au cours des deux prochaines décennies. La NASA a même déjà présenté le concept d’un futur avant-poste martien, dont la construction devrait débuter à la fin des années 2030.

Le rayon de la zone de recherche prévue sera d'environ 100 kilomètres. Il y aura des modules résidentiels, des complexes scientifiques, un parking pour les rovers martiens, ainsi que du matériel minier pour une équipe de quatre personnes. L'énergie du complexe sera partiellement produite par plusieurs réacteurs nucléaires compacts. De plus, l’électricité sera produite par des panneaux solaires, qui deviendront bien entendu inefficaces en cas de tempêtes de sable martiennes (d’où la nécessité de réacteurs compacts).

Au fil du temps, de nombreuses équipes scientifiques s'installeront dans cette zone, qui devront cultiver leur propre nourriture, collecter de l'eau martienne, et même créer sur place du carburant pour fusée pour les vols de retour vers la Terre. Heureusement, de nombreux matériaux utiles et nécessaires à la construction d'une base martienne sont contenus directement dans le sol martien, vous n'aurez donc pas à transporter certaines choses pour établir la première colonie martienne.

Rover ATHLÈTE DE LA NASA

Le rover ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extraterrestrial Explorer) en forme d’araignée colonisera un jour la Lune. Grâce à sa suspension spéciale, composée de six pattes indépendantes capables de tourner dans toutes les directions, le rover peut se déplacer sur des terrains de toute complexité. Dans le même temps, la présence de roues lui permet de se déplacer plus rapidement sur une surface plus plane.

Cet hexopode peut être équipé d'une grande variété d'équipements scientifiques et de travail et, si nécessaire, peut facilement faire face au rôle de grue mobile. Sur la photo ci-dessus, par exemple, ATHLETE fait installer un module d'habitation. En d’autres termes, le rover peut également être utilisé comme mobil-home. La hauteur de l’ATHLÈTE est d’environ 4 mètres. En même temps, il est capable de soulever et de transporter des objets pesant jusqu'à 400 kilogrammes. Et c'est dans la gravité terrestre !

Le plus grand avantage de l'ATHLETE réside dans sa suspension, qui lui confère une mobilité incroyable et la capacité d'accomplir le travail difficile de livrer des objets lourds, contrairement aux atterrisseurs stationnaires utilisés dans le passé et utilisés aujourd'hui. L’une des options d’utilisation d’ATHLETE est l’impression 3D. L'installation d'une imprimante 3D dessus permettra au rover d'être utilisé comme équipement d'impression mobile pour les habitations lunaires.

Maisons martiennes imprimées en 3D

Pour aider à préparer une mission humaine sur Mars, la NASA a organisé un concours d'architecture pour développer et sponsoriser des technologies d'impression 3D qui permettront de construire des maisons martiennes par impression 3D.

La seule exigence pour le concours était d’utiliser des matériaux largement disponibles pour l’exploitation minière sur Mars. Les gagnants étaient deux sociétés de design de New York, Team Space Exploration Architecture et Clouds Architecture Office, qui ont proposé leur concept de maison martienne ICE HOUSE. Le concept utilise la glace comme base (d'où son nom). La construction de bâtiments sera réalisée dans les zones glacées de Mars, où seront envoyés des modules d'atterrissage, chargés de nombreux robots compacts qui collecteront de la terre et de la glace pour construire des structures autour de ces modules.

Les parois des structures seront constituées d’un mélange d’eau, de gel et de silice. Une fois que le matériau gèle grâce aux basses températures à la surface de Mars, le résultat est une pièce à double paroi très adaptée à l'habitation. Le premier mur sera constitué d'un mélange de glace et offrira une protection supplémentaire contre les radiations ; le rôle du deuxième mur sera assuré par le module lui-même.

Coronographe avancé

Une étude approfondie de la couronne solaire (la couche externe de l'atmosphère de l'étoile, constituée de particules chargées) est entravée par une circonstance. Et cette circonstance, aussi ironique que cela puisse paraître, est le Soleil lui-même. La solution au problème pourrait être un gradateur solaire dit volumétrique, une balle légèrement plus grosse qu'une balle de tennis fabriquée dans un alliage de titane très foncé. L'essence du gradateur est la suivante : il est installé devant un spectrographe dirigé vers le Soleil, créant ainsi une éclipse solaire miniature, ne laissant que la couronne solaire.

La NASA utilise actuellement des protections solaires plates sur ses vaisseaux spatiaux SOHO et STEREO, mais la conception plate de ces dispositifs crée un certain flou et une distorsion inutile. La solution à ce problème a été suggérée par l'espace lui-même. On sait que la Terre possède son propre obscurcissement solaire situé à environ 400 000 kilomètres. Cet obscurant, bien sûr, est la Lune, grâce à laquelle nous assistons occasionnellement à une éclipse solaire.

Le gradateur volumétrique de la NASA devra reproduire l'effet d'une éclipse lunaire, bien sûr, uniquement pour le vaisseau spatial qui explorera le Soleil, mais étant situé à une distance de deux mètres de son spectrographe, le gradateur permettra d'étudier la couronne solaire sans aucun problème. problèmes, interférences ou distorsions.

Technologies robotiques des abeilles domestiques

Honeybee Robotics, une petite entreprise privée occidentale engagée dans le développement et la production de diverses technologies spatiales, a récemment reçu une commande de l'agence aérospatiale NASA pour réaliser deux nouveaux développements technologiques pour le programme spatial Asteroid Redirect System. L'objectif principal du programme est d'étudier les astéroïdes et de trouver des moyens de lutter contre d'éventuelles menaces de collision avec la Terre à l'avenir. De plus, l’entreprise développe d’autres choses tout aussi intéressantes.

Par exemple, l'un de ces développements est un canon spatial, qui tirera des projectiles spéciaux sur des astéroïdes et tirera des morceaux depuis l'objet spatial. Après avoir tiré un morceau de l'astéroïde de cette manière, un vaisseau spatial spécial l'attrapera avec ses griffes robotiques et le transportera sur l'orbite lunaire, où les scientifiques pourront étudier sa structure plus en détail. La NASA prévoit de tester cet appareil sur l'un des trois astéroïdes : Itokawa, Bennu ou 2008 EV5.

Le deuxième développement est ce que l'on appelle le nanodrill spatial pour collecter des échantillons de sol sur des astéroïdes. Le poids de la perceuse n'est que de 1 kilogramme et sa taille est légèrement plus grande que celle d'un smartphone moyen. La foreuse sera utilisée soit par des robots, soit par des astronautes. Il sera utilisé pour collecter la quantité de sol requise pour une analyse plus approfondie.

Satellite solaire SPS-ALPHA

SPS-ALPHA est un vaisseau spatial orbital à énergie solaire composé de dizaines de milliers de miroirs minces. L'énergie accumulée sera convertie en micro-ondes et renvoyée vers des stations terriennes spéciales, d'où elle sera transmise aux lignes électriques pour alimenter des villes entières.

Ce projet est peut-être l’un des plus difficiles à mettre en œuvre parmi ceux présentés dans la sélection d’aujourd’hui. Premièrement, la plate-forme SPS-ALPHA décrite sera beaucoup plus grande que la Station spatiale internationale. Sa construction nécessitera beaucoup de temps, toute une armée d’ingénieurs astronautes et l’investissement de fonds colossaux. En raison de sa taille gigantesque, la plateforme devra être construite directement en orbite. D'autre part, les éléments de la plate-forme seront fabriqués à partir de matériaux relativement bon marché et simples du point de vue de la production de masse, ce qui signifie que le projet passera automatiquement de « impossible » à « très complexe », ce qui, à son tour, ouvre la voie à la j'espère qu'un jour, cela se réalisera, cela le fera vraiment.

Projet "Objectif Europe"

Le projet Objectif Europa est l’idée d’exploration spatiale la plus folle jamais proposée. Son objectif principal est d'envoyer une personne sur Europe, l'une des lunes de Jupiter, à bord d'un sous-marin spécial, grâce auquel sera effectuée une recherche d'une éventuelle vie dans l'océan sous-glaciaire du satellite.

Ce qui ajoute à la folie de ce projet, c'est le fait qu'il s'agit d'une mission à sens unique. Tout astronaute qui décidera de se rendre en Europe devra en effet accepter de sacrifier sa vie pour le bien de la science, tout en ayant la possibilité de répondre à la question la plus secrète de l'astronomie moderne : existe-t-il de la vie dans l'espace en plus de celle sur Terre ?

L'idée du projet Objectif Europa appartient à Christin von Bengston. Bengston mène actuellement une campagne de crowdsourcing pour collecter des fonds pour ce projet. Le sous-marin lui-même sera équipé des technologies les plus modernes. Il y aura une perceuse super puissante, des moteurs de traction multidimensionnels, des projecteurs puissants et, éventuellement, une paire de bras robotiques multifonctionnels. Le sous-marin, comme le vaisseau spatial qui l’emmènera vers Europe, aura besoin d’une puissante radioprotection.

Le choix du site d'atterrissage sera crucial. L'épaisseur de la glace d'Europe sur presque toute sa surface est de plusieurs kilomètres, il serait donc préférable de poser l'appareil à côté de failles et de fissures, là où la croûte de glace n'est pas si solide et si épaisse. Le projet soulève bien entendu de nombreuses questions, notamment morales.

En 2011, les États-Unis ont cessé d'exploiter le complexe du système de transport spatial avec la navette spatiale réutilisable, de sorte que les navires russes de la famille Soyouz sont devenus le seul moyen de transporter des astronautes vers la Station spatiale internationale. Au cours des prochaines années, cette situation persistera, et après cela, de nouveaux navires devraient apparaître, capables de rivaliser avec le Soyouz. De nouveaux développements dans le domaine des vols spatiaux habités se créent tant dans notre pays qu'à l'étranger.

Fédération Russe"

Au cours des dernières décennies, l’industrie spatiale russe a tenté à plusieurs reprises de créer un vaisseau spatial habité prometteur, capable de remplacer le Soyouz. Cependant, ces projets n’ont pas encore abouti aux résultats escomptés. La tentative la plus récente et la plus prometteuse pour remplacer le Soyouz est le projet de la Fédération, qui propose la construction d'un système réutilisable en versions habitée et cargo.

Maquettes du navire "Fédération". Photo : Wikimédia Commons

En 2009, la société spatiale et de fusée Energia a reçu une commande pour concevoir un vaisseau spatial désigné sous le nom de « système de transport habité avancé ». Le nom « Fédération » n’apparaît que quelques années plus tard. Jusqu'à récemment, RSC Energia développait la documentation requise. La construction du premier navire du nouveau type a commencé en mars de l'année dernière. Bientôt, l'échantillon fini sera testé sur les stands et sur les terrains d'essai.

Selon les derniers plans annoncés, le premier vol spatial de la Fédération aura lieu en 2022 et le navire enverra du fret en orbite. Le premier vol avec un équipage à bord est prévu pour 2024. Après avoir effectué les vérifications requises, le navire pourra effectuer des missions plus audacieuses. Ainsi, dans la seconde moitié de la prochaine décennie, des vols habités et sans pilote vers la Lune pourraient avoir lieu.

Le navire, composé d'une cabine cargo-passagers réutilisable et consignée et d'un compartiment moteur jetable, pourra avoir une masse allant jusqu'à 17 à 19 tonnes. En fonction de ses objectifs et de sa charge utile, il pourra embarquer jusqu'à. six astronautes ou 2 tonnes de fret. Au retour, le module de descente peut contenir jusqu'à 500 kg de fret. On sait que plusieurs versions du navire sont en cours de développement pour résoudre différents problèmes. Disposant de la configuration appropriée, la Fédération pourra envoyer des personnes ou des marchandises vers l'ISS, ou opérer en orbite de manière indépendante. Le navire devrait également être utilisé lors de futurs vols vers la Lune.

L'industrie spatiale américaine, qui s'est retrouvée sans navette il y a plusieurs années, fonde de grands espoirs sur le projet prometteur Orion, qui est un développement des idées du programme fermé Constellation. Plusieurs organisations de premier plan, tant américaines qu'étrangères, ont été impliquées dans le développement de ce projet. Ainsi, l'Agence spatiale européenne est chargée de créer le compartiment d'assemblage, et Airbus construira ces produits. La science et l’industrie américaines sont représentées par la NASA et Lockheed Martin.

Maquette du navire Orion. Photo de la NASA

Le projet Orion dans sa forme actuelle a été lancé en 2011. À cette époque, la NASA avait terminé une partie des travaux sur le programme Constellation, mais celui-ci a dû être abandonné. Certains développements ont été transférés de ce projet vers le nouveau. Le 5 décembre 2014 déjà, des spécialistes américains avaient réussi à effectuer le premier lancement test d'un navire prometteur dans une configuration sans pilote. Il n’y a pas encore eu de nouveaux lancements. Conformément aux plans établis, les auteurs du projet doivent terminer les travaux nécessaires et ce n'est qu'après cela qu'il sera possible de commencer une nouvelle étape de tests.

Selon les plans actuels, un nouveau vol du vaisseau spatial Orion en configuration camion spatial n'aura lieu qu'en 2019, après l'apparition du lanceur Space Launch System. La version sans pilote du navire devra fonctionner avec l'ISS et également voler autour de la Lune. Dès 2023, des astronautes seront présents à bord des Orions. Des vols habités de longue durée, y compris des survols de la Lune, sont prévus pour la seconde moitié de la prochaine décennie. À l'avenir, la possibilité d'utiliser le système Orion dans le programme Mars n'est pas exclue.

Le navire d'une masse maximale au lancement de 25,85 tonnes disposera d'un compartiment étanche d'un volume d'un peu moins de 9 mètres cubes, ce qui lui permettra de transporter des marchandises ou des personnes assez volumineuses. Il sera possible de transporter jusqu'à six personnes en orbite terrestre. L’équipage « lunaire » sera limité à quatre astronautes. La modification de la cargaison du navire soulèvera jusqu'à 2 à 2,5 tonnes avec la possibilité de restituer en toute sécurité une masse plus petite.

CST-100 Starliner

Comme alternative au vaisseau spatial Orion, le CST-100 Starliner, développé par Boeing dans le cadre du programme Commercial Crew Transportation Capability de la NASA, peut être envisagé. Le projet implique la création d'un vaisseau spatial habité capable de mettre plusieurs personnes en orbite et de revenir sur Terre. En raison d'un certain nombre de caractéristiques de conception, notamment celles liées à l'utilisation unique de l'équipement, il est prévu d'équiper le navire de sept sièges à la fois pour les astronautes.

CST-100 en orbite, jusqu'ici uniquement dans l'imagination de l'artiste. Dessin de la NASA

Starliner est créé depuis 2010 par Boeing et Bigelow Aerospace. La conception a pris plusieurs années et le premier lancement du nouveau navire était prévu au milieu de cette décennie. Cependant, en raison de certaines difficultés, le lancement du test a été reporté à plusieurs reprises. Selon une récente décision de la NASA, le premier lancement du vaisseau spatial CST-100 avec une cargaison à bord devrait avoir lieu en août de cette année. De plus, Boeing a reçu l'autorisation d'effectuer un vol habité en novembre. Apparemment, le navire prometteur sera prêt à être testé dans un avenir très proche et de nouveaux changements de calendrier ne seront plus nécessaires.

Le Starliner se distingue des autres projets de vaisseaux spatiaux habités prometteurs de conception américaine et étrangère par ses objectifs plus modestes. Tel que conçu par les créateurs, ce vaisseau devra transporter des personnes vers l'ISS ou vers d'autres stations prometteuses en cours de développement. Les vols au-delà de l'orbite terrestre ne sont pas prévus. Tout cela réduit les exigences du navire et permet ainsi de réaliser des économies notables. Des coûts de projet inférieurs et des coûts de transport des astronautes réduits peuvent constituer un avantage concurrentiel important.

Une caractéristique du navire CST-100 est sa taille assez grande. La capsule habitable aura un diamètre d'un peu plus de 4,5 m et la longueur totale du navire dépassera 5 m. La masse totale sera de 13 tonnes. Il convient de noter que de grandes dimensions seront utilisées pour obtenir un volume interne maximal. Un compartiment étanche d'un volume de 11 mètres cubes a été aménagé pour accueillir le matériel et les personnes. Il sera possible d'installer sept sièges pour les astronautes. À cet égard, le navire Starliner - s'il parvient à être opérationnel - pourrait devenir l'un des leaders.

Dragon V2

Il y a quelques jours, la NASA a également déterminé le calendrier des nouveaux vols d'essai des engins spatiaux de SpaceX. Ainsi, le premier lancement test d'un vaisseau spatial habité de type Dragon V2 est prévu pour décembre 2018. Ce produit est une version redessinée du « camion » Dragon déjà utilisé, capable de transporter des personnes. Le développement du projet a commencé il y a longtemps, mais ce n'est que maintenant qu'il approche des tests.

Heure de présentation du DJ sur l'aménagement du navire Dragon V2. Photo de la NASA

Le projet Dragon V2 implique l'utilisation d'un compartiment cargo repensé, adapté au transport de personnes. Selon les exigences du client, un tel navire serait capable de mettre en orbite jusqu’à sept personnes. Comme son prédécesseur, le nouveau Dragon sera réutilisable et capable d'effectuer de nouveaux vols après des réparations mineures. Le projet est en développement depuis quelques années, mais les tests n'ont pas encore commencé. Ce n'est qu'en août 2018 que SpaceX lancera pour la première fois le Dragon V2 dans l'espace ; ce vol s'effectuera sans astronautes à bord. Un vol habité à part entière, conformément aux instructions de la NASA, est prévu en décembre.

SpaceX est connu pour ses plans audacieux pour tout projet prometteur, et le vaisseau spatial habité ne fait pas exception. Dans un premier temps, Dragon V2 est destiné à être utilisé uniquement pour envoyer des personnes vers l'ISS. Il est également possible d'utiliser un tel navire dans des missions orbitales indépendantes pouvant durer jusqu'à plusieurs jours. Dans un futur lointain, il est prévu d’envoyer un vaisseau sur la Lune. De plus, avec son aide, ils souhaitent organiser une nouvelle « route » du tourisme spatial : des véhicules transportant des passagers sur une base commerciale voleront autour de la Lune. Cependant, tout cela relève encore d’un avenir lointain et le navire lui-même n’a même pas eu le temps de passer tous les tests nécessaires.

De taille moyenne, le vaisseau Dragon V2 dispose d'un compartiment pressurisé d'un volume de 10 mètres cubes et d'un compartiment de 14 mètres cubes sans pressurisation. Selon la société de développement, il sera capable de livrer un peu plus de 3,3 tonnes de fret à l'ISS et d'en ramener 2,5 tonnes sur Terre. Dans une configuration habitée, il est proposé d'installer sept sièges dans la cabine. Ainsi, le nouveau « Dragon » pourra, au minimum, ne pas être inférieur à ses concurrents en termes de capacité d'emport. Il est proposé d'obtenir des avantages économiques grâce à une utilisation réutilisable.

Vaisseau spatial indien

En collaboration avec les principaux pays de l'industrie spatiale, d'autres États tentent également de créer leurs propres versions d'engins spatiaux habités. Ainsi, dans un avenir proche, le premier vol d'un vaisseau spatial indien prometteur avec des astronautes à son bord pourrait avoir lieu. L'Organisation indienne de recherche spatiale (ISRO) travaille sur son propre projet de vaisseau spatial depuis 2006 et a déjà réalisé certains des travaux requis. Pour une raison quelconque, ce projet n'a pas encore reçu de désignation complète et est toujours connu sous le nom de « vaisseau spatial de l'ISRO ».

Un navire indien prometteur et son transporteur. Photo Timesofindia.indiatimes.com

Selon des données connues, le nouveau projet de l'ISRO implique la construction d'un véhicule habité relativement simple, compact et léger, semblable aux premiers navires de pays étrangers. On retrouve notamment une certaine similitude avec la technologie américaine de la famille Mercury. Une partie des travaux de conception a été achevée il y a plusieurs années et le 18 décembre 2014, le premier lancement du navire avec une cargaison de ballast a eu lieu. On ne sait pas quand le nouveau vaisseau spatial mettra les premiers cosmonautes en orbite. Le moment de cet événement a été décalé à plusieurs reprises et jusqu'à présent, il n'existe aucune donnée à ce sujet.

Le projet ISRO propose la construction d'une capsule ne pesant pas plus de 3,7 tonnes avec un volume interne de plusieurs mètres cubes. Avec son aide, il est prévu de mettre trois astronautes en orbite. Autonomie déclarée au niveau d'une semaine. Les premières missions du navire impliqueront la mise en orbite, les manœuvres, etc. À l'avenir, les scientifiques indiens prévoient des lancements couplés avec la rencontre et l'amarrage des navires. Mais on en est encore loin.

Après avoir maîtrisé les vols vers l'orbite proche de la Terre, l'Organisation indienne de recherche spatiale envisage de créer plusieurs nouveaux projets. Les plans incluent la création d'une nouvelle génération de vaisseaux spatiaux réutilisables, ainsi que des vols habités vers la Lune, qui seront probablement réalisés en collaboration avec des collègues étrangers.

Projets et perspectives

Des vaisseaux spatiaux habités prometteurs sont actuellement créés dans plusieurs pays. Dans le même temps, nous parlons de différentes conditions préalables à l’apparition de nouveaux navires. Ainsi, l’Inde a l’intention de développer son premier projet, la Russie va remplacer le Soyouz existant et les États-Unis ont besoin de navires nationaux capables de transporter des personnes. Dans ce dernier cas, le problème se manifeste si clairement que la NASA est obligée de développer ou de soutenir plusieurs projets de technologie spatiale prometteuse à la fois.

Malgré les différents prérequis à la création, les projets prometteurs ont presque toujours des objectifs similaires. Toutes les puissances spatiales vont mettre en service leurs propres engins spatiaux habités, adaptés au minimum aux vols orbitaux. Dans le même temps, la plupart des projets en cours sont créés en tenant compte de la réalisation de nouveaux objectifs. Après certaines modifications, certains des nouveaux vaisseaux devront sortir de l'orbite et se rendre, au minimum, sur la Lune.

Il est curieux que la plupart des premiers lancements de nouvelles technologies soient prévus pour la même période. De la fin de la décennie actuelle jusqu’au milieu des années vingt, plusieurs pays ont l’intention de tester dans la pratique leurs derniers développements. Si les résultats souhaités sont atteints, l’industrie spatiale connaîtra des changements significatifs d’ici la fin de la prochaine décennie. De plus, grâce à la prévoyance des développeurs de nouvelles technologies, l'astronautique aura la possibilité non seulement de travailler en orbite terrestre, mais aussi de voler vers la Lune ou même de se préparer à des missions plus audacieuses.

Les projets prometteurs de vaisseaux spatiaux habités créés dans différents pays n'ont pas encore atteint le stade des tests complets et des vols avec un équipage à bord. Cependant, plusieurs lancements de ce type auront lieu cette année et ces vols se poursuivront à l'avenir. Le développement de l’industrie spatiale se poursuit et produit les résultats escomptés.

Basé sur des matériaux provenant de sites :
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://energia.ru/
http://space.com/
https://roscosmos.ru/
https://nasa.gov/
http://boeing.com/
http://spacex.com/
http://hindustantimes.com/