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Avantages et inconvénients de diverses méthodes de voyage interstellaire

Planètes extrasolaires : Avantages et inconvénients de diverses méthodes de voyage interstellaire

C'est un aliment de base de la science-fiction, et beaucoup de gens ont rêvé à un moment ou à un autre: l'idée d'envoyer des vaisseaux spatiaux avec des colons et de transplanter le germe d'humanité parmi les étoiles. Entre découvrir de nouveaux mondes, devenir une espèce interstellaire et peut-être même découvrir des civilisations extraterrestres, le rêve de s'étendre au-delà du système solaire en est un qui ne peut devenir réalité assez tôt!

Pendant des décennies, les scientifiques ont réfléchi à la manière dont l’humanité pourrait un jour atteindre ce noble objectif. Et la gamme de concepts proposés présente de nombreux avantages et inconvénients. Ces avantages et inconvénients ont été évoqués dans une étude récente de Martin Braddock, membre de la Société astronomique de Mansfield and Sutton, membre de la Royal Society of Biology et de la Royal Astronomical Society.

L’étude, intitulée «Concepts pour les voyages dans l’espace lointain: des moteurs de distorsion et de l’hibernation aux navires et à la cryogénie du monde», a récemment été publiée dans la revue scientifique Tendances actuelles du génie biomédical et des biosciences (publication de Juniper Journals). Comme Braddock l'indique dans son étude, la question de la manière dont les êtres humains pourraient explorer les systèmes stellaires voisins est devenue plus pertinente ces dernières années grâce aux découvertes d'exoplanètes.

Une liste de certaines des exoplanètes potentiellement habitables récemment découvertes. Crédit: hpcf.upr.edu

Comme nous l'avons vu dans un article précédent, "Combien de temps faudrait-il pour voyager dans l'étoile la plus proche?", Il existe de nombreuses façons théoriques et proposées de voyager entre notre système solaire et les autres étoiles de la galaxie. Cependant, au-delà de la technologie impliquée et du temps que cela prendrait, il faudra également tenir compte au préalable des implications biologiques et psychologiques pour les équipages humains.

Et compte tenu du regain d'intérêt manifesté par le public pour l'exploration spatiale ces dernières années, il est de plus en plus nécessaire d'analyser les coûts et les avantages de toutes les méthodes possibles. Comme le Dr. Braddock l'a dit à Univers Today aujourd'hui par courrier électronique:

«Les voyages interstellaires sont devenus plus pertinents en raison des efforts concertés déployés pour trouver, dans toutes les agences spatiales, des moyens de préserver la santé humaine lors de voyages spatiaux« courts »(2 à 3 ans). Avec les missions sur Mars raisonnablement en vue, la mort de Stephen Hawking soulignant l’une de ses nombreuses convictions selon lesquelles nous devrions coloniser l’espace et la détermination d’Elon Musk de minimiser les pertes de temps dans les voyages dans l’espace, ainsi que de nouvelles visions d’accessoires «verrouillables» à l’ISS (le logiciel extensible Bigelow). module) évoque des concepts imaginatifs. "

Au total, le Dr Braddock considère cinq moyens principaux pour monter des missions avec équipage dans d’autres systèmes stellaires dans son étude. Ceux-ci incluent les régimes de voyage super-luminal (aka / FTL), d'hibernation ou de stase, l'ingénierie négligeable de la sénescence (anti-âge), les vaisseaux mondiaux capables de supporter plusieurs générations de voyageurs (ou navires de génération) et les technologies de congélation cyogénique.

Concept d'artiste d'un vaisseau spatial utilisant un lecteur Alcubierre Warp. Crédit: NASA

Pour les voyages en FTL, les avantages sont évidents et, même si cela reste entièrement théorique, certains concepts sont à l’étude aujourd’hui. Un concept remarquable de FTL - connu sous le nom d'Alcubierre Warp Drive - fait actuellement l'objet de recherches par de nombreuses organisations, parmi lesquelles la Tau Zero Foundation et le Laboratoire de physique de la propulsion avancée: Eagleworks (APPL: E) au Johnson Space Center de la NASA.

Pour le décomposer de manière succincte, cette méthode de voyage dans l’espace implique d’étirer la structure de l’espace-temps en une vague qui provoquerait (en théorie) la contraction de l’espace situé devant un navire et l’agrandissement de l’espace situé derrière. Le navire chevaucherait ensuite cette région, appelée «bulle de distorsion», dans l’espace. Étant donné que le navire ne se déplace pas dans la bulle, mais est entraîné au fur et à mesure que la région bouge, les effets relativistes classiques tels que la dilatation temporelle ne s'appliqueraient pas.

Comme M. Brannock l'indique, l'un des avantages d'un tel système de propulsion est la possibilité d'effectuer un déplacement «apparent» de la FTL sans enfreindre les lois de la relativité. De plus, un navire naviguant dans une bulle de chaîne n'aurait pas à craindre une collision avec des débris spatiaux et il n'y aurait pas de limite supérieure à la vitesse maximale possible. Malheureusement, les inconvénients de ce mode de déplacement sont tout aussi évidents.

Ceux-ci incluent le fait qu’il n’existe actuellement aucune méthode connue pour créer une bulle de distorsion dans une région de l’espace qui n'en contient pas déjà. De plus, des énergies extrêmement élevées seraient nécessaires pour créer cet effet, et il n’existait aucun moyen connu pour un navire de sortir d’une bulle de distorsion une fois qu’il est entré. En bref, la FTL est un concept purement théorique pour le moment et rien n’indique qu’elle passera de la théorie à la pratique dans un avenir proche.

«La première [stratégie] concerne les voyages FTL, mais les autres stratégies admettent que les voyages FTL sont très théoriques et que l'une des options consiste à prolonger la vie humaine ou à entreprendre des voyages de plusieurs générations», a déclaré le Dr Braddock. "Ce dernier objectif pourrait être atteint à l'avenir, étant donné la volonté de concevoir un engin suffisamment grand et le développement de la technologie de propulsion pour atteindre 0, 1 x c."

En d’autres termes, les concepts les plus plausibles pour les voyages dans l’espace interstellaire ne devraient pas atteindre des vitesses supérieures à dix pour cent de la vitesse de la lumière - environ 29 979 245, 8 m / s (~ 107 925 285 km / h; 67 061 663 mph). Il s’agit toujours d’une tâche très difficile compte tenu du fait que la mission la plus rapide à ce jour a été la mission Helios 2, qui a atteint une vitesse maximale de plus de 66 000 m / s (240 000 km / h; 150 000 mi / h). Néanmoins, cela fournit un cadre plus réaliste dans lequel travailler.

En ce qui concerne les régiments d'hibernation et de stase, les avantages (et les inconvénients) sont plus immédiats. Pour commencer, la technologie est réalisable et a fait l'objet de nombreuses études sur des échelles de temps plus courtes pour les humains et les animaux. Dans ce dernier cas, les cycles d'hibernation naturelle fournissent la preuve la plus convaincante que l'hibernation peut durer des mois sans incident.

Les inconvénients, cependant, se résument à toutes les inconnues. Par exemple, il existe des risques probables d'atrophie tissulaire résultant de longues périodes de temps passées dans un environnement de microgravité. Cela pourrait être atténué par la gravité artificielle ou par d'autres moyens (tels que l'électrostimulation des muscles), mais des recherches cliniques considérables sont nécessaires avant de pouvoir tenter de le faire. Cela soulève toute une série de problèmes éthiques, car de tels tests présenteraient leurs propres risques.

Les stratégies de sénescence négligeable par ingénierie (SENS) constituent un autre moyen d’offrir aux êtres humains de lutter contre les effets des vols spatiaux de longue durée en inversant le processus de vieillissement. En plus de faire en sorte que ce soit la génération qui monte à bord du navire qui arrive à destination, cette technique peut également stimuler la recherche sur la thérapie par cellules souches ici sur Terre.

Cependant, dans le contexte des vols spatiaux de longue durée, il serait probablement nécessaire de recourir à plusieurs traitements (ou à des traitements continus tout au long du processus de voyage) pour obtenir un rajeunissement complet. Une quantité considérable de recherches serait également nécessaire au préalable pour tester le processus et traiter les différentes composantes du vieillissement, ce qui conduirait à nouveau à un certain nombre de problèmes éthiques.

Viennent ensuite les navires de combat (navires de génération), où l’on emploierait un engin spatial autonome et suffisamment grand pour pouvoir accueillir plusieurs générations de voyageurs de l’espace. Ces navires dépendraient de la propulsion conventionnelle et mettraient donc des siècles (ou des millénaires) à atteindre un autre système stellaire. Les avantages immédiats de ce concept sont qu’il répondrait à deux objectifs majeurs de l’exploration spatiale: maintenir une colonie humaine dans l’espace et permettre de se rendre dans une exoplanète potentiellement habitable.

En outre, une génération de navires reposerait sur des concepts de propulsion actuellement réalisables et un équipage de plusieurs milliers multiplierait les chances de coloniser avec succès une autre planète. Bien entendu, le coût de la construction et de la maintenance de ces grands vaisseaux serait prohibitif. Il existe également des problèmes moraux et éthiques consistant à envoyer des équipages humains dans des espaces lointains pendant des périodes aussi longues.

Par exemple, y a-t-il une garantie que l'équipage ne deviendrait pas fou et s'entre-tuait? Et enfin, il y a le fait que de nouveaux navires plus avancés seraient développés sur Terre entre temps. Cela signifie qu'un navire plus rapide, qui quitterait la Terre plus tard, serait capable de dépasser un navire de génération avant d'atteindre un autre système stellaire. Pourquoi dépenser autant sur un navire quand il risque de devenir obsolète avant même d'arriver à destination?

Un concept de navire multi-génération en cours de conception par la TU Delft Starship Team (DSTART), avec le soutien de l'ESA. Crédit et Copyright: Nils Faber & Angelo Vermeulen

Enfin, il y a la cryogénie, un concept qui a été largement exploré au cours des dernières décennies en tant que moyen possible de prolonger la vie et de voyager dans l'espace. À bien des égards, ce concept est une extension de la technologie d’hibernation, mais bénéficie d’un certain nombre de progrès récents. L'avantage immédiat de cette méthode est qu'elle rend compte de toutes les limitations actuelles imposées par la technologie et par un univers relativiste.

Fondamentalement, peu importe si la FTL (ou des vitesses supérieures à 0, 10 c ) sont possibles ou combien de temps un voyage prendra car l’équipage sera endormi et parfaitement préservé pendant toute la durée. En plus de cela, nous savons déjà que la technologie fonctionne, comme le prouvent les récents progrès dans lesquels des tissus d'organes et même des organismes entiers ont été chauffés et vitrifiés après avoir été congelés par cryogénie.

Cependant, les risques sont également plus grands qu'avec l'hibernation. Par exemple, les effets à long terme de la congélation cryogénique sur la physiologie et le système nerveux central chez les animaux d’ordre supérieur et les humains ne sont pas encore connus. Cela signifie que des tests approfondis et des essais sur l'homme seraient nécessaires avant toute tentative, ce qui pose à nouveau un certain nombre de problèmes éthiques.

En fin de compte, de nombreuses inconnues sont associées à toutes les méthodes potentielles de voyage interstellaire. De même, il faut beaucoup plus de recherche et de développement avant de pouvoir déterminer en toute sécurité lequel des deux est le plus réalisable. Dans l’intervalle, le Dr Braddock admet qu’il est beaucoup plus probable que, lors de voyages interstellaires, des explorateurs robotiques utilisent la technologie de la téléprésence pour nous faire découvrir d’autres mondes, bien que ceux-ci ne possèdent pas le même attrait.

Le projet Starshot, une initiative parrainée par la fondation Breakthrough, se veut le premier voyage interstellaire de l’humanité. Crédit: breakthroughinitiatives.org

"Presque certainement, et cela revient au premier concept de sondes de réplication de von Neumann (moins la réplication!)", A-t-il déclaré. Les cubes ou similaires peuvent très bien atteindre cet objectif, mais n'impliqueront probablement pas autant l'imagination du public que les voyages spatiaux habités. Je crois que Sir Martin Rees a suggéré le concept d’un dispositif semi-humain de type «IA».

Actuellement, une seule mission est proposée pour l'envoi d'un vaisseau spatial interstellaire vers un système d'étoiles à proximité. Ce serait Breakthrough Starshot, une proposition d’envoyer une nanoprothèse pilotée par une voile laser à Alpha Centauri en seulement 20 ans. Après avoir été accéléré à 4 4704 000 m / s (160 934 400 km / h; 20 millions de km / h), 20% de la vitesse de la lumière, cet appareil effectuerait un survol d’Alpha Centauri et serait également en mesure de transmettre des images de Proxima b à la maison.

Au-delà de cela, toutes les missions qui impliquent de s'aventurer dans le système solaire externe consistent en orbiteurs et sondes robotiques et toutes les missions avec équipage proposées ont pour objectif de renvoyer des astronautes sur la Lune et sur Mars. Néanmoins, l’humanité ne fait que commencer à explorer l’espace et nous devons certainement finir d’explorer notre propre système solaire avant de pouvoir envisager d’explorer au-delà.

À la fin, il faudra beaucoup de temps et de patience avant que nous puissions commencer à nous aventurer au-delà de la ceinture de Kuiper et du nuage Oort pour voir ce qui se passe.

Lectures complémentaires: ResearchGate

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