Désormais, les voyages et la colonisation interstellaires semblent hautement improbables. Les lois fondamentales de la physique empêchent simplement cela de se produire, et beaucoup de gens ne pensent même pas que cela est impossible.
D'autres cherchent des moyens de briser les lois de la physique (ou au moins de trouver une solution de contournement) qui nous permettront de voyager vers des étoiles lointaines et d'explorer de nouveaux mondes courageux.
Alcubierre Warp Drive
Tout ce qu'on appelle un «lecteur de distorsion» fait référence à Star Trek plutôt qu'à la NASA. L'idée derrière le Warp Drive d'Alcubierre est qu'il pourrait être une solution possible (ou du moins le début d'une recherche) pour surmonter les limitations de l'univers qu'il impose à voyager plus vite que la vitesse de la lumière.
Les bases de cette idée sont assez simples et la NASA utilise un exemple de tapis roulant pour l'expliquer. Bien qu'une personne puisse se déplacer à une vitesse finie sur un tapis roulant, la vitesse combinée de la personne et du tapis roulant signifie que l'extrémité sera plus proche qu'elle ne l'aurait été si elle voyageait sur une piste normale.
Le tapis roulant n'est qu'un entraînement de chaîne se déplaçant dans l'espace-temps dans une sorte de bulle d'expansion. Devant le lecteur de chaîne, l'espace-temps est compressé. Il s'agrandit derrière lui. En théorie, cela permet au moteur de déplacer les passagers plus rapidement que la vitesse de la lumière.
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On pense que l'un des principes clés associés à l'expansion de l'espace-temps a permis à l'univers de s'étendre rapidement quelques instants seulement après le Big Bang. En théorie, l'idée devrait être réalisable.
Plus difficile sera la création de l'entraînement de chaîne lui-même, qui nécessitera un énorme sac d'énergie négative autour de l'engin. On ne sait pas si cela est possible en principe. Personne ne sait. De plus, les manipulations avec l'espace-temps conduisent à des questions encore plus délicates sur le voyage dans le temps, l'alimentation de l'appareil en énergie négative et la façon de l'allumer et de l'éteindre.
L'idée principale est venue du physicien Miguel Alcubierre, qui a également expliqué les possibilités de la commande de distorsion comme se déplaçant le long des ondes de l'espace-temps au lieu de prendre le plus long chemin. Techniquement, l'idée ne viole pas les lois du voyage plus vite que la vitesse de la lumière, et même sa justification mathématique plaide en faveur de sa mise en œuvre éventuelle.
Internet interstellaire
C'est terrible quand il n'y a pas d'Internet sur Terre et que vous ne pouvez pas charger Google Maps sur votre smartphone. Lors d'un voyage interstellaire, ce sera encore pire sans cela. Aller dans l'espace n'est que la première étape, les scientifiques commencent déjà à réfléchir à ce qu'il faut faire lorsque nos sondes habitées et non habitées doivent renvoyer des messages sur Terre.
En 2008, la NASA a mené les premiers tests réussis d'une version interstellaire d'Internet. Le projet a été lancé en 1998 dans le cadre d'un partenariat entre le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA et Google. Dix ans plus tard, les partenaires ont acquis le système DTN (Disruption-Tolerant Networking), qui permet d'envoyer des images à un vaisseau spatial situé à 30 millions de kilomètres.
La technologie doit être capable de faire face à de longs retards et interruptions de transmission, afin de pouvoir continuer la transmission même si le signal est interrompu pendant 20 minutes. Il peut passer à travers, entre ou à travers tout, des éruptions solaires et des tempêtes solaires aux planètes embêtantes qui peuvent gêner la transmission de données sans perdre d'informations.
Selon Vint Cerf, l'un des fondateurs de notre Internet terrestre et pionnier de l'interstellaire, le système DTN surmonte tous les problèmes qui affligent le protocole TCIP / IP traditionnel lorsqu'il a besoin de travailler sur de longues distances, à l'échelle cosmique. Avec TCIP / IP, une recherche Google sur Mars prendra tellement de temps que les résultats changeront pendant le traitement de la demande, et la sortie sera partiellement perdue. Avec DTN, les ingénieurs ont ajouté quelque chose de complètement nouveau: la possibilité d'attribuer différents noms de domaine à différentes planètes et de choisir sur quelle planète vous souhaitez effectuer une recherche sur Internet.
Qu'en est-il des voyages sur des planètes que nous ne connaissons pas encore? Scientific American suggère qu'il existe peut-être un moyen, bien que très coûteux et long, de transmettre Internet à Alpha Centauri. En lançant une série de sondes von Neumann auto-réplicantes, une longue série de stations relais peut être créée qui peuvent envoyer des informations le long de la chaîne interstellaire.
Le signal né dans notre système passera à travers les sondes et atteindra Alpha Centauri, et vice versa. Certes, il faudra beaucoup de sondes, dont la construction et le lancement prendront des milliards.
Et en général, étant donné que la sonde la plus éloignée devra parcourir son chemin pendant des milliers d'années, on peut supposer que pendant ce temps non seulement les technologies changeront, mais aussi le coût total de l'événement. Ne nous précipitons pas.
Colonisation embryonnaire de l'espace
L'un des plus gros problèmes avec les voyages interstellaires - et la colonisation en général - est le temps qu'il faut pour aller n'importe où, même avec une sorte de chaîne dans votre manche.
La tâche même de livrer un groupe de colons à leur destination crée beaucoup de problèmes, de sorte que des propositions naissent pour envoyer non pas un groupe de colons avec un équipage entièrement équipé, mais plutôt un navire rempli d'embryons - les graines de l'avenir de l'humanité.
Une fois que le navire atteint la distance souhaitée jusqu'à sa destination, les embryons congelés commencent à se développer. Ensuite, ils laissent des enfants qui grandissent sur un bateau, et lorsqu'ils atteignent enfin leur destination, ils ont toutes les capacités pour concevoir une nouvelle civilisation.
De toute évidence, tout cela, à son tour, soulève un tas de questions, telles que qui et comment réalisera la croissance des embryons. Les robots pourraient élever des humains, mais quel genre d'humains les robots élèveront-ils? Les robots pourront-ils comprendre ce dont un enfant a besoin pour grandir et s'épanouir? Seront-ils capables de comprendre les punitions et les récompenses, les émotions humaines?
Quoi qu'il en soit, il reste à voir comment conserver les embryons congelés intacts pendant des centaines d'années et comment les cultiver dans un environnement artificiel.
Une solution proposée qui pourrait résoudre les problèmes d'une nounou robotique pourrait être une combinaison d'un navire avec des embryons et d'un navire avec une animation suspendue, dans lequel les adultes dorment, prêts à se réveiller lorsqu'ils doivent élever des enfants.
Une série d'années d'élevage des enfants accompagnée d'un retour à l'hibernation pourrait, en théorie, conduire à une population stable. Un lot d'embryons soigneusement conçu peut fournir la diversité génétique qui maintiendra la population plus ou moins stable une fois la colonie établie.
Un lot supplémentaire peut également être inclus dans le navire avec des embryons, ce qui diversifiera davantage le fonds génétique à l'avenir.
Sondes Von Neumann
Tout ce que nous construisons et envoyons dans l’espace est inévitablement confronté à ses propres problèmes, et il semble absolument impossible de faire quelque chose qui parcourt des millions de kilomètres et ne brûle pas, ne s’effondre pas et ne s’évanouit pas. Cependant, la solution à ce problème peut avoir été trouvée il y a des décennies.
Dans les années 1940, le physicien John von Neumann proposa une technologie mécanique qui serait reproduite, et bien que son idée n'ait rien à voir avec le voyage interstellaire, tout en est inévitablement arrivé.
En conséquence, les sondes von Neumann pourraient être utilisées, en théorie, pour explorer de vastes territoires interstellaires. Selon certains chercheurs, l'idée que tout cela nous est venu à l'esprit en premier est non seulement pompeuse, mais aussi improbable.
Des scientifiques de l'Université d'Édimbourg ont publié un article dans l'International Journal of Astrobiology, dans lequel ils étudiaient non seulement la possibilité de créer une telle technologie pour leurs propres besoins, mais aussi la probabilité que quelqu'un l'ait déjà fait. Sur la base de calculs antérieurs qui montraient jusqu'où un appareil peut aller en utilisant différents modes de mouvement, les scientifiques ont étudié comment cette équation changerait lorsqu'elle était appliquée à des véhicules et des sondes auto-réplicatifs.
Les calculs des scientifiques ont été construits autour de sondes auto-réplicantes qui pourraient utiliser des débris et d'autres matériaux spatiaux pour construire des sondes juniors. Les sondes parents et enfants se multiplieraient si rapidement qu'elles couvriraient toute la galaxie en seulement 10 millions d'années - à condition qu'elles se déplacent à 10% de la vitesse de la lumière.
Cependant, cela signifierait qu'à un moment donné, nous aurions dû être visités par certaines de ces sondes. Comme nous ne les avons pas vus, nous pouvons trouver une explication commode: soit nous ne sommes pas assez avancés technologiquement pour savoir où chercher, soit nous sommes vraiment seuls dans la galaxie.
Slingshot avec un trou noir
L'idée d'utiliser la gravité d'une planète ou d'une lune pour un tir, comme à partir d'une fronde, a été mise en service dans notre système solaire plus d'une ou deux fois, principalement par Voyager 2, qui a reçu une poussée supplémentaire d'abord de Saturne, puis d'Uranus à sa sortie du système. …
L'idée consiste à manœuvrer le vaisseau, ce qui lui permettra d'augmenter (ou de diminuer) sa vitesse à mesure qu'il se déplace dans le champ gravitationnel de la planète. Les écrivains de science-fiction sont particulièrement friands de cette idée.
L'écrivain Kip Thorne a avancé une idée: une telle manœuvre pourrait aider l'appareil à résoudre l'un des plus gros problèmes des voyages interstellaires - la consommation de carburant. Et il a suggéré une manœuvre plus risquée: l'accélération avec des trous noirs binaires. Il faudra une minute pour brûler du carburant pour passer l'orbite critique d'un trou noir à un autre.
Après avoir fait plusieurs révolutions autour des trous noirs, l'appareil prendra une vitesse proche de la lumière. Il ne reste plus qu'à bien viser et activer la poussée des fusées afin de tracer un cap pour les étoiles.
Improbable? Oui. Incroyable? Absolument. Thorne souligne qu'il existe de nombreux problèmes avec une telle idée, par exemple des calculs précis des trajectoires et du temps, qui ne permettront pas d'envoyer l'appareil directement à la planète, à l'étoile ou à un autre corps le plus proche. Il y a aussi des questions sur le retour à la maison, mais si vous décidez d'une telle manœuvre, vous n'avez certainement pas l'intention de revenir.
Un précédent pour une telle idée s'est déjà formé. En 2000, les astronomes ont découvert 13 supernovae volant à travers la galaxie à une vitesse incroyable de 9 millions de kilomètres par heure. Des scientifiques de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champagne ont découvert que ces étoiles capricieuses ont été éjectées de la galaxie par une paire de trous noirs, qui se sont retrouvés enfermés dans une paire en cours de destruction et de fusion de deux galaxies distinctes.
Lanceur de graines d'étoiles
Quand il s'agit de lancer même des sondes auto-réplicantes, il y a un problème de consommation de carburant.
Cela n'empêche pas les gens de chercher de nouvelles idées sur la façon de lancer des sondes à des distances interstellaires. Ce processus exigerait des mégatonnes d'énergie si nous utilisions la technologie dont nous disposons aujourd'hui.
Forrest Bishop de l'Institute of Atomic Engineering a déclaré qu'il avait créé une méthode pour lancer des sondes interstellaires qui nécessiterait une quantité d'énergie à peu près équivalente à celle d'une batterie de voiture.
Le lanceur théorique Starseed aura une longueur d'environ 1 000 kilomètres et sera principalement composé de fils et de fils. Malgré sa longueur, tout cela pourrait tenir dans un cargo et être chargé avec une batterie de 10 volts.
Une partie du plan comprend des sondes de lancement, qui sont légèrement plus grandes qu'un microgramme de masse et ne contiennent que les informations de base nécessaires à la construction ultérieure de sondes dans l'espace. Des milliards de ces sondes peuvent être lancées dans une série de lancements.
Le point principal du plan est que les sondes auto-réplicatives pourront s'associer les unes aux autres après le lancement. Le lanceur lui-même sera équipé de bobines de lévitation magnétique supraconductrices qui créent une force inverse qui fournit une poussée.
Bishop dit que certains détails du plan nécessitent des travaux, tels que la lutte contre le rayonnement interstellaire et les débris avec des sondes, mais en général, la construction peut commencer.
Plantes spéciales pour la vie spatiale
Une fois que nous sommes arrivés quelque part, nous avons besoin de moyens de cultiver de la nourriture et de régénérer l'oxygène. Le physicien Freeman Dyson a proposé des idées intéressantes sur la façon de procéder.
En 1972, Dyson a donné sa célèbre conférence au Birkbeck College de Londres. Dans le même temps, il a suggéré qu'avec l'aide d'une manipulation génétique, il serait possible de créer des arbres qui peuvent non seulement pousser, mais aussi prospérer sur une surface inhospitalière, par exemple des comètes.
Reprogrammez l'arbre pour refléter la lumière ultraviolette et conserver l'eau plus efficacement, et non seulement l'arbre prendra racine et grandira, mais il atteindra des tailles impensables selon les normes terrestres. Dans une interview, Dyson a suggéré qu'à l'avenir, des arbres noirs pourraient apparaître, à la fois dans l'espace et sur Terre.
Les arbres à base de silicium seraient plus efficaces et l'efficacité est la clé de la survie à long terme. Dyson souligne que ce processus ne sera pas minutieux - peut-être que dans deux cents ans, nous trouverons enfin comment faire pousser des arbres dans l'espace.
L'idée de Dyson n'est pas si absurde. L'Institut des concepts avancés de la NASA est un département dédié à la résolution des problèmes du futur, y compris la culture de plantes stables à la surface de Mars. Même les plantes à effet de serre sur Mars pousseront dans des conditions extrêmes, et les scientifiques recherchent des options pour faire correspondre les plantes avec des extrémophiles, de minuscules organismes microscopiques qui survivent dans certaines des conditions les plus brutales de la planète.
Des tomates alpines, qui ont une résistance intégrée à la lumière ultraviolette, aux bactéries qui survivent dans les coins les plus froids, les plus chauds et les plus profonds du globe, nous pourrions un jour reconstituer un jardin martien. Il ne reste plus qu'à comprendre comment assembler toutes ces briques.
Utilisation des ressources locales
Vivre hors du sol est peut-être une nouvelle tendance sur Terre, mais quand il s'agit de missions mensuelles dans l'espace, cela devient nécessaire. La NASA étudie actuellement, entre autres, l'utilisation des ressources locales (ISRU).
Il n'y a pas beaucoup d'espace sur le vaisseau spatial, et des systèmes de construction pour utiliser des matériaux trouvés dans l'espace et sur d'autres planètes seront nécessaires pour toute colonisation ou voyage à long terme, en particulier lorsque la destination devient un endroit où il sera très difficile de se ravitailler, de carburant, de nourriture. etc.
Les premières tentatives de démonstration des possibilités d'utilisation des ressources locales ont été faites sur les pentes des volcans hawaïens et lors de missions polaires. La liste des tâches comprend des éléments tels que l'extraction de composants combustibles des cendres et d'autres terrains naturellement accessibles.
En août 2014, la NASA a fait une annonce puissante en révélant de nouveaux jouets qui voyageront sur Mars avec le prochain rover, qui sera lancé en 2020. Parmi les outils de l'arsenal du nouveau rover se trouve MOXIE, une expérience sur l'utilisation locale des ressources sous forme d'oxygène martien.
MOXIE captera l'atmosphère irrespirable de Mars (96% de dioxyde de carbone) et la divisera en oxygène et monoxyde de carbone. L'appareil pourra produire 22 grammes d'oxygène pour chaque heure de fonctionnement.
La NASA espère également que MOXIE sera en mesure de démontrer autre chose: des performances constantes sans compromettre la productivité ou l'efficacité. MOXIE pourrait non seulement être une étape importante vers des missions extraterrestres à long terme, mais aussi ouvrir la voie à de nombreux convertisseurs potentiels de gaz nocifs en gaz utiles.
2suit
La reproduction dans l'espace peut devenir problématique à de nombreux niveaux différents, en particulier dans les environnements de microgravité. En 2009, des expériences japonaises sur des embryons de souris ont montré que même lorsque la fécondation se produit sous une gravité non nulle, les embryons qui se développent en dehors de la gravité habituelle de la Terre (ou son équivalent) ne se développent pas normalement.
Des problèmes surviennent lorsque les cellules doivent se diviser et effectuer des actions spéciales. Cela ne veut pas dire que la fécondation n'a pas lieu: des embryons de souris, conçus dans l'espace et implantés chez des souris femelles terrestres, ont grandi avec succès et sont nés sans problème.
Cela soulève également une autre question: comment fonctionne exactement la production d'enfants en microgravité? Les lois de la physique, en particulier le fait que chaque action a une réaction égale et opposée, rend sa mécanique un peu ridicule. Vanna Bonta, écrivain, actrice et inventeur, a décidé de prendre cette question au sérieux.
Et elle a créé 2suit: un costume dans lequel deux personnes peuvent se réfugier et commencer à produire des enfants. Ils l'ont même vérifié. En 2008, 2suit a été testé sur le soi-disant Vomit Comet (un avion qui effectue des virages serrés et crée des conditions infimes d'apesanteur).
Alors que Bonta suggère que les lunes de miel dans l'espace pourraient être rendues réelles par son invention, la combinaison a également des utilisations plus pratiques, telles que le maintien de la chaleur corporelle en cas d'urgence.
Projet Longshot
Le projet Longshot a été développé conjointement par une équipe de la US Naval Academy et de la NASA à la fin des années 1980. Le but ultime du plan était de lancer quelque chose au tournant du 21e siècle, à savoir une sonde sans pilote qui se rendrait à Alpha Centauri.
Il lui faudrait 100 ans pour atteindre son objectif. Mais avant sa mise en service, il aura besoin de certains composants clés qui devront également être développés.
Outre les lasers de communication, les réacteurs à fission nucléaire durables et un moteur de fusée à fusion laser inertiel, il y avait d'autres éléments.
La sonde devait acquérir une réflexion et un fonctionnement indépendants, car il serait pratiquement impossible de communiquer à des distances interstellaires suffisamment rapidement pour que les informations restent pertinentes une fois qu'elles ont atteint la destination. Il devait également être incroyablement durable car la sonde atteindrait sa destination dans 100 ans.
Longshot allait être envoyé à Alpha Centauri avec différentes tâches. Fondamentalement, il devait collecter des données astronomiques qui permettraient des calculs précis de distances à des milliards, voire des milliards, d'autres étoiles. Mais si le réacteur nucléaire qui alimente l'appareil s'épuise, la mission s'arrêtera également. Longshot était un plan ambitieux qui n'a jamais démarré.
Mais cela ne signifie pas que l'idée est morte dans l'œuf. En 2013, le projet Longshot II a littéralement décollé sous la forme du projet étudiant Icarus Interstellar. Des décennies d'avancées technologiques se sont écoulées depuis l'introduction du programme original Longshot, elles peuvent être appliquées à la nouvelle version et le programme dans son ensemble a fait l'objet d'une refonte majeure. Les coûts de carburant ont été révisés, la mission a été réduite de moitié et l'ensemble de la conception Longshot a été révisée de la tête aux pieds.
Le projet final sera un indicateur intéressant de la manière dont un problème insoluble évolue avec l'ajout de nouvelles technologies et informations. Les lois de la physique restent les mêmes, mais 25 ans plus tard, Longshot a l'opportunité de trouver un second souffle et de nous montrer à quoi devrait ressembler le futur voyage interstellaire.
