Dans l'état actuel de la science, seul un équipage qui aura une progéniture pendant un vol spatial pendant plusieurs centaines d'années a une chance d'atteindre sa destination.
En 1995, les astrophysiciens Michel Mayor et Didier Quelozm ont découvert la toute première exoplanète, 51 Pegasi b (51 Pegasi b), en orbite autour d'une étoile autre que notre Soleil. Cette découverte du monde extraterrestre a marqué le début de la recherche de mondes habitables.
23 ans plus tard, le nombre d'exoplanètes existantes dépasse les 3 700. La probabilité de trouver un monde comme le nôtre approche.
Nomination de Proxima b
La découverte récente de Proxima Centauri b, l'exoplanète la plus proche en orbite autour de l'étoile la plus proche de notre Soleil, offre aux habitants de la planète Terre une autre opportunité intéressante.
Il est très probable que ce corps céleste ait une surface rocheuse et une masse proche de celle de notre planète et présente un grand intérêt, car sa température d'équilibre suggère que l'eau à sa surface peut être sous forme liquide.
Située à 40 000 milliards de kilomètres de la Terre, Proxima b est une destination idéale. Théoriquement, un court voyage interstellaire avec un objectif de reconnaissance et une possibilité de colonisation est possible: nous pourrions ainsi installer des gens sur une autre planète.
Vidéo promotionelle:
Mais même si la fusée pouvait atteindre une vitesse égale à 1% de la vitesse de la lumière, ce qui est beaucoup plus rapide que celle d'un vaisseau spatial habité moderne, le vol vers Proxima b durerait plus de 423 ans.
Navires autonomes géants
Avec de telles données initiales, une seule vie humaine ne suffit pas pour atteindre une exoplanète. Les chercheurs doivent trouver une solution pour l'équipage afin qu'ils puissent survivre pendant des centaines d'années dans l'espace lointain.
Vous pouvez, par exemple, figer des corps. Malgré les avancées dans ce domaine, les technologies cryogéniques n'ont pas encore atteint le niveau souhaité: lorsque les cellules sont congelées, des cristaux de glace se forment sur leurs parois (vitrification), ce qui entraînera la destruction de l'organisme après réchauffement.
Hibernation? Toutes les options pour se réveiller du sommeil, dans lesquelles les fonctions physiologiques des membres d'équipage sont ralenties avant que le navire n'arrive à destination, n'ont pas encore été explorées.
Une autre hypothèse est une maternité volante, dans laquelle des embryons humains, sous la supervision de robots, se développent tranquillement jusqu'à leur arrivée à destination. Le principal problème est le manque de parents humains pour élever des enfants. De plus, il n'y a jamais eu de population entièrement née in vitro: et dans ces conditions, il n'est peut-être pas souhaitable que la mission s'appuie sur cette méthode.
La meilleure option pourrait être d'utiliser des navires autonomes géants qui voyageront dans l'espace pendant que leur population est active. Les gens vivront et mourront à bord jusqu'à ce qu'ils atteignent leur destination.
Plusieurs concepts de conception de ces navires ont été présentés dans Islands in the Sky: Daring Ideas for Colonizing Space en 1996, mais leurs calculs mathématiques et statistiques ne correspondent plus à notre technologie actuelle.
Equipage de 150 à 44000 personnes
L'anthropologue américain John Moore a été le premier à utiliser l'outil ethnographique Ethnopop pour quantifier le nombre minimum de personnes pour un vol multigénérationnel.
Ethnopop simule les situations maritales et démographiques des petits colons et utilise des modules externes pour créer des épidémies et des catastrophes épisodiques. Mais ces modules n'ont jamais été appliqués dans le contexte du vol spatial, puisque ce programme a été développé pour calculer et analyser les migrations historiques des premiers groupes de personnes.
Considérant que dans les voyages dans l'espace, les processus d'immigration et d'émigration sont impossibles, Moore a conclu que pour une mission de 200 ans, l'équipage initial devrait comprendre entre 150 et 180 personnes.
À son avis, l'équipage devrait être composé de jeunes et produire une progéniture le plus tard possible afin de retarder le plus longtemps possible l'apparition de la première génération. Ces conditions permettront d'éviter la surpopulation et une forte proportion de consanguinité.
Des calculs plus récents de l'anthropologue Cameron Smith prévoient une augmentation de la taille de l'équipage. Selon lui, l'équipage initial devrait être compris entre 14 000 et 44 000 personnes. C'est le chiffre optimal pour assurer une saine transmission du patrimoine génétique humain.
Selon ses recherches, l'équipage de 150 personnes sera toujours au bord de l'extinction en cas de catastrophe majeure. Smith recommande d'avoir plus d'échantillons génétiques initiaux à bord, ce qui nécessite un équipage important.
Cette augmentation significative du nombre de personnes à bord est due aux hypothèses de base du scientifique, qui a calculé le nombre de colons arrivant à destination en utilisant une approche statistique simple.
Il semble qu'il y ait des difficultés à estimer le nombre optimal de personnel de départ, et cela ne prend pas en compte les effets psychologiques qui peuvent avoir un impact sur l'équipage lors de la séparation définitive de la Terre.
Projet du patrimoine
C'est pourquoi j'ai créé le Heritage Project en 2017, un nouvel outil de modélisation statistique comme Monte Carlo. Le projet implique le physicien Camille Beluffi, l'astrophysicien Rhys Taylor et l'ingénieur en recherche et développement Loïc Grau pour fournir des simulations réalistes de l'exploration spatiale future.
Notre projet est pluridisciplinaire: physiciens, astronomes, anthropologues, ingénieurs aéronautiques, sociologues et médecins y participent.
Legacy est le premier programme entièrement dédié au calcul de l'évolution probabiliste de l'équipage à bord d'un engin interstellaire. Il devrait, entre autres, déterminer si un groupe de personnes de cette taille peut supporter plusieurs générations sans apport artificiel de matériel génétique supplémentaire.
Il est déjà devenu clair que la détermination du nombre minimum de membres d'équipage est une étape importante dans la préparation de toute mission impliquant la participation de plusieurs générations, elle impliquera non seulement les ressources et le budget nécessaires à une telle entreprise, mais aussi des conséquences sociologiques, éthiques, sociales et politiques. Tous ces éléments sont nécessaires pour étudier la création d'une colonie autonome afin que les humains puissent s'installer sur d'autres planètes.
Les premiers résultats de notre collaboration ont été publiés dans le Journal of the British Interplanetary Society, et un autre article dans la presse régulière. Une présentation publique de nos recherches a eu lieu à Strasbourg dans le cadre du Symposium Transmission, au cours duquel nous avons démontré que les données d'équipage fournies par Moore et Smith ne sont pas viables sur de très longs trajets.
Il s'agit maintenant de définir les principes et les règles de vie nécessaires pour que l'équipage avec le minimum de personnes possible puisse assurer la viabilité de la mission et être résilient face aux catastrophes et maladies graves.
En ce moment, un programme est en cours d'élaboration qui peut prédire les besoins nutritionnels de l'équipage et déterminer l'espace requis pour l'agriculture spatiale à l'intérieur du navire lui-même. Pour le moment, les serres hydroponiques sont la meilleure solution. Nos calculs établiront bientôt les exigences de taille minimale des navires.
Les premiers travaux approfondis sur l'exploration spatiale commencent à peine à apparaître. Le sujet est encore vaste et de nombreux facteurs humains, spatiaux, culturels, psychologiques et sociaux doivent être intégrés dans un programme informatique. Un travail minutieux est essentiel si nous voulons que les gens puissent atteindre de nouveaux mondes.
Frédéric Marin
