De ce que, en tant qu’êtres humains, nous nous devons de faire

J’ai traité les semaines précédentes, de la situation de notre système solaire au sein d’un voisinage stellaire mouvant. Cet environnement par le simple fait qu’il est, nous présente un défi. Nous ne pouvons l’ignorer, détourner nos regards des étoiles et, si notre technologie nous le permet, refuser d’aller l’investir, sous des prétextes divers même s’ils semblent à courte vue justifiés (pollution atmosphérique non nulle ou utilisation de ressources rares). Nous devons au contraire, nous lancer avec enthousiasme vers l’espace profond. Nous le devons pour répondre à nos gènes qui, comme ceux de toutes formes de vie, nous poussent à réduire nos risques de mort, à survivre et à prospérer ; nous le devons à nos ancêtres qui nous ont transmis la Vie, la somme de leurs connaissances et leurs créations ; nous le devons à nos descendants à qui nous devons transmettre ces richesses reçues, accrues de ce que nous avons-nous-mêmes créé, et à qui nous devons ménager un avenir aussi ouvert que possible.

Que faire de cet héritage, de ce potentiel, de ce voisinage ?

Je pense qu’il faut étudier autant que nos télescopes et capteurs divers nous le permettent, le système d’Alpha-Centauri et plus particulièrement celui de son étoile « A ». Il faut imaginer et réaliser des vaisseaux qui puisse nous permettre d’aller physiquement sur place et tant pis si cela coûte de l’énergie et pollue un peu la planète ; il y a pire mal-usage. A défaut de pouvoir nous déplacer nous-mêmes, il faut étudier ce système avec des moyens robotiques. Il faut marquer notre passage par un repère durable dans le temps et porteur d’informations nous concernant. Enfin il nous faut aller sur Mars pour apprendre, nous donner confiance et envie d’aller plus loin.

Concernant le premier point, les astronomes de par le monde, font le nécessaire. Nous disposons de grands télescopes sur Terre et l’optique adaptative fait des progrès constants grâce à l’informatique afin de compenser les perturbations résultant de l’atmosphère. Pour court-circuiter ce problème, les télescopes spatiaux, malheureusement d’une surface de collecte moins grande que les terrestres, se développent de plus en plus. Citons au sol le VLT, le Keck et dans l’espace, bientôt le JWST en attendant peut-être un jour Darwin. Les techniques s’affinent, notamment celle des coronographes pour occulter la lumière de l’étoile dont on veut observer les planètes. A côté de l’observation directe qui permettra d’étudier l’atmosphère de ces voisines par spectrographie, la technique des vitesses radiales, du transit ou de la « microlentille gravitationnelle » (« microlensing ») fournissent beaucoup d’informations sur la masse, le volume (donc la nature rocheuse ou gazeuse), la distance à l’étoile.

Concernant le second point, nos moyens sont beaucoup plus réduits. Pour le moment nous ne disposons que de la propulsion chimique et cela est totalement insuffisant pour atteindre Alpha-Centauri. L’objet le plus rapide créé par l’homme, la sonde solaire Parker (PSP) atteint 175 km/s en approchant du périhélie grâce au « flyby » de Vénus. Il lui faudrait 6.711 ans pour atteindre Alpha Centauri à cette vitesse. La solution actuellement réaliste serait d’utiliser la propulsion nucléaire ou la propulsion photonique. Sans entrer ici dans les détails des différents projets, disons qu’on peut ainsi espérer des vitesses de l’ordre de 10 à 20% de la vitesse de la lumière, ce qu’on appelle des vitesses relativistes car à partir de ces grandeurs, on commence à ressentir la différence d’écoulement du temps que vit le voyageur par rapport à celui que vit la personne située au référentiel fixe. Mais la différence sera encore peu sensible à cette vitesse (elle commence à le devenir vers 0,4c où elle a un effet de réduction pour le voyageur d’environ 10%). Il faudra un peu plus de 19 ans au voyageur (et 20 ans à l’observateur terrestre) pour parvenir dans le domaine d’Alpha-Centauri. C’est bien le maximum que l’on peut envisager d’« infliger » à un être humain.

Une solution serait de construire des cylindres de O’Neill, au point de Lagrange L5, à partir du régolithe lunaire, avant de les envoyer vers Alpha-Centauri. Un tel vaisseau, une « Island 3 », pour reprendre le nom donné par Gerard O’Neill dans les années 1970, de 6,5 km de diamètre sur 32 km de longueur (650 km2 de surface interne), serait un moyen confortable de voyager pour un temps long, de plusieurs années voire dizaines d’années. Mais est-ce possible ? Le principal problème est de faire fonctionner les équipements nécessaires à la transformation des matières premières dans l’espace pour construire ces vaisseaux. Ce n’est pas gagné mais j’espère quand même qu’on y parviendra « un jour » !

Si l’on veut rester réaliste et actuel, il reste les sondes robotiques. C’est ce que veulent faire Youri Miller et Avi Loeb dans le cadre de leur projet Breakthrough Starshot dont j’ai parlé souvent dans ce blog. Ils veulent utiliser des voiles photoniques de très faible masse unitaire (2 grammes tout compris) pour pouvoir supporter l’accélération extraordinaire que leur impulserait une forêt de lasers rassemblant une puissance de 100 GW sur 10 minutes (au-delà, les voiles ayant acquis une vitesse de 0,2c seraient beaucoup trop éloignées de la source de lumière). Le problème après que l’on ait impulsé cette vitesse, c’est de ralentir une fois arrivé. Si l’on veut se contenter de prendre une ou deux photos « en passant » ce n’est pas grave mais si l’on veut observer davantage ou même rester dans le système, c’est plus difficile. Peut-être faudrait-il une double voile ? L’une recevrait l’impulsion initiale et la seconde, qui lui serait juxtaposée dos à dos, étant orientée vers l’étoile de destination, recevrait sa lumière, de plus en plus puissante en l’approchant, ce qui permettrait de ralentir la sonde jusqu’à ce qu’elle puisse se faire capturer par la force gravitationnelle de l’étoile voisine.

Il faut bien reconnaître que pour le moment, il n’y a pas de bonnes solutions à notre incursion dans ce système lointain malgré sa proximité relative, mais nous ne devons pas désespérer. Le passé nous a montré à de multiples reprises que l’impossible d’une époque devenait le possible d’une autre. Restons donc confiant dans l’avenir.

S’il se confirmait que nous ne puissions aller physiquement dans le domaine d’Alpha-Centauri en un nombre raisonnable d’années pour le voyageur, je pense qu’un jour nous devrions y envoyer des sondes qui y parviendront après un nombre acceptable de décennies. Et je voudrais, au-delà des observations que nous pourrons faire, que nous jetions dans ce nouveau monde « une bouteille à la mer ». Il s’agirait de faire plus que ce qu’a voulu Carl Sagan avec son disque d’or qu’il a confié en 1977 aux sondes Voyagers (« Voyager Golden record ») et qui se trouvent aujourd’hui à 153,7 UA (V-1) et à 126,7 UA (V-2). Ce pourrait être une stèle comme celles que les rois-des-rois assyriens ou perses faisaient sculpter avant notre ère au flanc des montagnes pour s’adresser aux générations futures et qui ont suscité l’admiration chez tous ceux qui se sont intéressés à notre passé lointain. On ne sculpterait plus dans la pierre, bien sûr, mais on pourrait construire des parallélépipèdes, bourrés d’information, équipés de « Pierre de Rosette » (autant que possible !) et d’outils de communication, comme les « monolithes » que l’on contemple avec crainte et respect dans « 2001 Odyssée de l’Espace » de Stanley Kubrick et Arthur Clarke. On les enverrait flotter dans l’espace à bonne distance de l’étoile de chacun des systèmes. Ces stèles des temps modernes conserveraient notre mémoire, ce que nous avons été, les hauts faits que nous avons accomplis, la quintessence de la beauté que nous avons créée à travers nos œuvres dans les divers domaines réceptifs à nos sens, l’expression des sentiments qui auront inspiré nos passions. Ils pourraient tout dire de ce dont nous avons été fiers à ceux qui éventuellement les trouveraient. Ainsi, dans cette espérance, quand nous mourrons nous ne serions pas totalement morts.

D’ailleurs nous pourrions envoyer d’autres monolithes dans les autres systèmes voisins, même s’ils ne sont centrés que sur des naines-rouges puisqu’elles pourraient elles aussi être explorées par « d’autres ». Comme chaque étoile que nous côtoyons aura sa propre route autour du centre galactique, elles porteraient notre message un peu partout dans la Galaxie, peut-être à personne, peut-être à quelqu’un. Nous pourrions même les laissez flotter en dehors de tout système stellaire, à la vitesse moyenne de rotation (LSR) comme cet ‘Oumouamoua qu’Avi Loeb a pensé être un objet artificiel servant au minimum de balise. Imaginez si nous trouvions un tel objet ? Quelle extraordinaire révélation ; que leurs auteurs aient disparu corps et bien depuis des millions d’années ou non et même s’ils nous étaient devenus totalement inaccessibles car distants de plusieurs centaines ou milliers d’années-lumière !

Dans un premier temps, j’ai eu presqu’envie de dire comme Guillaume le Taciturne, « il n’est pas nécessaire d’espérer pour entreprendre ni de réussir pour persévérer ». Mais je ne pense pas qu’il faille être aussi pessimiste car il y a « espoir » (même si celui-ci repose largement sur « souhait » et « désir ») porté par « volonté », et il y a « réussites » (même si les technologies nécessaires sont encore largement « brumeuses »). Et maintenant je dirais plutôt, « faisons sans attendre ce que nous pouvons, rien que ce que nous pouvons mais tout ce que nous pouvons ». Cela commence par aller sur Mars, dès demain. Si nous ne le faisons pas, nous renoncerions à l’espace. Si nous le faisons, nous nous engagerions à tenter d’aller plus loin un jour et nous nous entrainerions pour réussir. Nous aurions fait un « bout de chemin » et cela sera autant de moins à accomplir, pour les générations futures.

Illustration de titre: le monolithe de 2001 Odyssée de l’Espace, Capture d’écran du film de Stanley Kubrick…une de nos bouteilles à la mer possibles. Le monolithe est très sombre car il a besoin de toute l’énergie de son environnement.

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Dirigeable martien

Avec Claude Nicollier, j’ai accompagné l’année dernière un étudiant en master de l’EPFL, Roméo Tonasso, et deux jeunes femmes ingénieures spatiales, Laurène Delsupexhe et Alice Barthes, membres de l’organisation WoMars, pour étudier la faisabilité d’un dirigeable martien. Nos jeunes amis ont ensuite, en juin dernier, présenté leur travail au GLEX 2021 de Saint Petersbourg (conférence mondiale organisée par l’Institut Aéronautique Internationale et Roscosmos). L’EPFL Space Center, eSpace, a invité le petit groupe à faire une présentation actualisée de ce travail ce 27 Septembre, de 17h15 à 18h15. Compte tenu des circonstances sanitaires et parce que de ce fait les pratiques changent, la présentation aura lieu par ZOOM. N’hésitez pas à participer :

https://espace.epfl.ch/event/espace-webinar-can-an-airship-explore-mars-by-romeo-tonasso-alice-barthe-laurene-delsupexhe/

Inspiration4, premier vol d’un albatros dans l’espace

Ce 16 septembre*, la société d’Elon Musk, SpaceX, a lancé avec succès le premier voyage dans l’espace à objet purement touristique. C’est « une première » bien différente des petits sauts en altitude effectués par Richard Branson le 11 juillet puis de Jeff Bezos le 20 juillet. C’est aussi le début d’une entreprise de rentabilisation d’équipements qui doivent permettre d’aller pour moins cher à la surface de la Lune et surtout, aussitôt que possible, sur Mars.

*aux Etats-Unis le 15 septembre. NB: cet article a été également publié sur le site de contrepoints.org (journal libéral d’actualité en ligne) qui en avait fait la commande.

Richard Branson et Jeff Bezos n’ont « séjourné » en altitude, au-dessus de la maintenant fameuse « ligne de Karman » qui marque la limite entre le domaine de l’aviation et l’espace, que trois ou quatre minutes. Et encore, si l’on peut dire que c’est bien le cas pour Jeff Bezos, ce n’est pas tout à fait vrai pour Richard Branson qui a utilisé une définition ancienne et aujourd’hui un peu abusive de cette ligne. Toujours est-il que 50 miles (environ 80 km) pour le premier et 107 km pour le second, c’est vraiment un minimum. L’ingénieur et physicien hongro-américain Theodore Von Karman (décédé en 1963) estimait que la limite devait être déterminée par une densité de l’atmosphère ne pouvant plus permettre un contrôle aérodynamique des aéronefs. Cette limite est bien évidemment floue car largement dépendante de la technologie ; elle a fluctué entre 80 et 100 km. Aujourd’hui, une meilleure définition pourrait être 150 km, c’est-à-dire l’altitude à partir de laquelle un tour de la Terre n’est pas possible sans propulsion (en raison du freinage de l’atmosphère résiduelle).

Avec SpaceX, on entre dans la « cour des grands » puisqu’il s’agit de tourner autour de la Terre à 575 km d’altitude (apogée), c’est-à-dire bien au-dessus des 420 km de la Station Spatiale Internationale (ISS) et encore au-dessus des 540 km du télescope Hubble. Là-haut on est vraiment dans le domaine que les hommes de l’astronautique appellent LEO (Low Earth Orbit), celui où évoluent les vaisseaux qu’ensuite on envoie dans l’espace profond. Cette altitude a un gros avantage, elle permet une orbite stable. Une fois qu’il y est placé, un satellite peut sans problème tourner plusieurs jours sans propulsion autour de la Terre. C’est exactement ce que va faire la capsule Dragon « Resilience » de SpaceX qui va orbiter pendant 72 heures. Cela va en faire des « tours du monde » (avec levers et couchers de Soleil), puisqu’à cette altitude on parcourt une orbite en 90 minutes (à la vitesse de 28.000 km/h) ! Jules Verne n’aurait jamais imaginé une telle prouesse ! A leur retour, après tous ces km parcourus, les astronautes ne seront pas dépaysés car ils seront tout près de leur point de départ. En effet ils ont décollé de Cap Canaveral en empruntant la magnifique et futuriste tour d’accès utilisée par les passagers pour l’ISS et reviendront dans l’Océan, un peu au large de la côte du même état (Floride), donc peut-être un peu mouillés (les Américains parlent joliment de « splash down »).

Sur le plan technique rien de bien difficile pour SpaceX puisque trois capsules capsule Dragon (Resilience, Endeavour et CRS-23) sont déjà allées et revenues de l’ISS, les deux premières avec équipage. Resilience était en charge du premier vol, que l’on a appelé « Crew-1 ». Par ailleurs, il n’y aura pas de manœuvre de docking (arrimage) à l’ISS, ce qui est toujours « délicat » bien qu’on l’ait pratiquée de nombreuses fois (si on accélère on s’élève, si on freine on redescend !). Le lanceur était également une fusée qui n’a plus à faire ses preuves puisqu’il s’agissait d’un « Falcon-9 block-5 », lanceur de puissance moyenne (ce n’est pas le Falcon Heavy, ni bien sûr le Starship) composé de deux étages, le « B1062 », qui a déjà volé deux fois. Car, vous l’avez compris, la capsule et le lanceur sont réutilisables donc moins cher et…moins polluants que les fusées concurrentes (notamment hélas, les européennes d’Arianespace !). Bon ! Le carburant n’est pas très « propre » puisqu’il s’agit de kérosène (qui brule dans de l’oxygène) mais on ne fait pas (encore) de vols de ce type tous les jours et l’impact environnemental est, de ce fait, microscopique !

Que vont faire les quatre touristes pendant le vol (NB: SpaceX les qualifie de “civilians”). Certainement pas grand-chose (même si on leur a trouvé des occupations gadgets) mais ils vont bien profiter de la vue et du spectacle de la Terre, énorme bulle bleue et vivante de toutes les lumières de la civilisation, en contraste avec le disque lumineux et mort de la Lune, les deux se détachant avec une netteté inconnue au sol (puisque « coconnée » ou si l’on vent « adoucie » par notre atmosphère) sur le ciel noir parsemé de tous les petits brillants des étoiles. En effet, astucieusement, SpaceX a remplacé le système de docking placé dans le nez de la capsule (qui s’ouvre en pivotant sur une charnière), par un dôme de verre magnifique, d’une seule pièce, auquel les astronautes ont accès à deux ou trois à la fois (car bien que le plus grand de son genre, il ne fait que 80 cm de diamètre). Ce dôme complète donc les deux hublots latéraux qui ont bien sûr été maintenus. Car il faut bien noter que Resilience volera encore et sans doute retournera-t-il jusqu’à l’ISS ; il suffira de remplacer le dôme par l’équipement de docking qui a été soigneusement conservé.

Petit bémol pour le tourisme, les radiations. A cette altitude on est moins protégé que plus bas et mon ami l’astronaute suisse Claude Nicollier, qui est, comme chacun sait, celui qui a physiquement sauvé Hubble de sa myopie en venant lui poser « des lunettes » en 1993, m’a raconté que pendant qu’il travaillait en dehors de la Navette à cette réparation délicate, il a ressenti plusieurs fois une sensation d’éclair dans les yeux, effet du passage de ces radiations. J’espère que les passagers n’en garderont pas un mauvais souvenir. De toute façon sur une durée de trois jours ils n’ont aucun souci de santé à ce faire pour cette raison.

Avec ce premier séjour touristique dans l’espace on entre vraiment dans la marche vers la rentabilisation des vols annexes de SpaceX. J’emploie le terme « annexe » car le but d’Elon Musk est d’aller sur Mars. Ces vols (sans parler du séjour) vont coûter d’autant plus cher qu’ils seront rares car on ne peut partir vers Mars que pendant un mois tous les 26 mois (fenêtre de lancement résultant de l’évolution différente des planètes l’une par rapport à l’autre sur leur orbite) et que le retour ne pourra être achevé que 30 mois après (même type de contrainte au départ de Mars). Ceci veut dire que des vaisseaux partis au mois « n » ne pourront être réutilisés une deuxième fois pour un départ pendant la fenêtre suivante (n+26). Donc on devra pouvoir disposer de beaucoup de vaisseaux pour peu de vols et il faudra trouver des utilisations en période de non utilisation pour Mars. NB : je parle ici des futurs Starships, mais l’économie de SpaceX forme un tout. Ces utilisations seront évidemment la desserte de l’ISS (tant qu’elle existera !) mais ce pourra être aussi des voyages vers la Lune ou des voyages ultra-rapides pour aller d’un point du globe à une destination diamétralement opposée (New-York – Sydney), ou des vols touristiques du type d’Inspiration4. Un jour on pourra avoir une station spatiale établie autour d’un point de Lagrange terrestre (L5 ?), comme le magnifique double tore de 2001 Odyssée de l’Espace, où des personnes, forcément « aisées », viendront passer leurs vacances loin des tumultes de la Terre pour quelques dizaines de milliers de dollars par personne (avec sans doute des forfaits « famille » ou « lune de miel »). Les prix dépendront de l’offre et de la demande et j’espère que la société SpaceX pourra dégager une belle marge car elle en aura besoin !

A noter que pour ce vol inaugural le contributeur principal est Jared Isaacman, fondateur, actionnaire principal et CEO de « Shift4Payments » une société de traitement de paiements en ligne américaine, très prospère. C’est le commandant de bord car c’est le principal financier de la mission et un pilote très expérimenté. Sian Proctor est, elle, la pilote en titre. Il en faut car il y aura quand même quelques manœuvres à faire une fois en orbite, ne serait-ce que les corrections d’attitude mais aussi l’engagement dans la descente vers la surface de la Terre, le largage du module de service puis le déploiement des parachutes. Deux passagers sans aucune compétence « aéronautique » les accompagneront, une assistante médicale de l’hôpital pour enfants, Saint Jude, Hayley Arceneaux, et Chris Sembroski un vétéran de l’US Air Force, spécialiste du traitement de données informatiques. Ces deux-là sont des invités qui n’ont pas payé leur place. La présence de Hayley se justifie car elle est rescapée d’un cancer qu’elle a eu pendant son enfance et la mission va servir à lever des fonds pour son hôpital qui est spécialisé dans les cancers pédiatriques.

Le vol Inspiration4 me fait un peut penser à celui de l’Albatros, cet oiseau gigantesque et plus puissant que les autres qui parcoure des milliers de km sans jamais se poser. A côté de lui les petites incursions en altitude de Virgin Galactics ou de Blue Origin sont des vols de mouette.

Illustration de titre: Inspiration4 en orbite. Vue d’artiste de la capsule Resilience en orbite. Le nez est ouvert laissant voir le dôme qui permettra aux passagers d’admirer le spectacle du ciel. Crédit SpaceX.

Illustration ci-dessous: Mission terminée. Tout s’est bien passé. Le dernier passager, Jared Isaacman, est sorti de la capsule Resilience, ce 19 septembre à 01h55. Il est ici à bord du bateau envoyé en mer pour la récupération. Capture d’écran SpaceX.com.

L’apparente immobilité de notre environnement stellaire n’est qu’illusion. Tout évolue, continument

Notre environnement stellaire n’est pas statique. Il évolue continument en dépit des apparences car l’échelle de temps du mouvement des astres qui nous entourent est dans une autre dimension que celle de notre très courte vie. Les étoiles dont nous observons les lumières que l’on dit immuables dans le ciel, sont, comme notre Soleil, entrainées dans une ronde sans fin autour du centre de notre Voie Lactée distant de quelques 25.754 années-lumière, « AL » (mesure du télescope Gaïa). Et quoique prises dans un mouvement général irrésistible, elles ont chacune une variante de trajectoire en fonction de leur histoire.

Au sein de notre système-solaire, nous sommes ainsi à bord d’une sorte de vaisseau spatial qui « toutes voiles déployées » fonce sur son orbite à la vitesse de 239 +/- 9 km/s (mesure Gaïa) et se retrouvera à peu près au même endroit dans une année galactique, soit 230 millions de nos années terrestres. Nous aurons alors perdu de vue depuis très longtemps les systèmes stellaires aujourd’hui voisins. Ces autres vaisseaux, que nous commençons à connaître relativement bien puisque nous naviguons de concert, auront suivi leur propre route, chacun ayant sa vitesse propre (le Soleil va un peu plus vite que la moyenne que l’on appelle le « Local Standard of Rest », « LSR ») et sa trajectoire propre, plus ou moins sinusoïdale, en dessus, au milieu ou en dessous du très fin disque galactique (2.500 AL d’épaisseur sur, au moins, 100.000 AL de diamètre).

C’est dans cette perception dynamique que je veux vous entrainer cette semaine.

Actuellement nos plus proches voisines sont, dans l’ordre d’éloignement du Soleil : Proxima-Centauri (4,24 années-lumière, AL), naine-rouge ; Alpha-Centauri A et B (4,3 AL) naine-jaune et naine-rouge ; l’Etoile de Barnard (5,96 AL), naine-rouge ; Wolf 359 (7,79 AL), naine-rouge ; Lalande 21185 (8,3 AL), naine-rouge ; Luyten 726-8 (8,4 AL), naine-rouge ; Sirius A et B (8,6 AL), étoile-blanche-de-la-Séquence-principale et naine-blanche ; Ross 154 (9,4 AL), naine-rouge ; Ross 248 (10,33 AL), naine-rouge ; Epsilon-Eridani (10,8 AL), naine-jaune de type solaire, sans doute très jeune (disques de poussière, gaz, astéroïdes, abondants en orbite).

Regardez le graphe en illustration de titre. Pendant encore 33.000 ans, le triple système d’Alpha-Centauri restera le système stellaire le plus proche du nôtre et il continuera à se rapprocher. Dans 25.000 ans, au plus près, il sera à seulement 3,2 AL (mais on ne va pas attendre aussi longtemps pour y aller…du moins je l’espère !). Vous remarquerez la ligne horizontale en bas du graphe qui indique la distance du Soleil à l’extrémité de la sphère du Nuage de Oort extérieur, 1,6 AL. Le volume (et la masse !) de cette sphère étant supposé immuable jusqu’à ce qu’une étoile vienne le frôler et en arracher une partie (ce qui s’est sans doute déjà passé et se passera encore), cette ligne ne change pas sur toute la durée de la période considérée (100.000 ans). A noter que le graphe montre l’évolution des distances, non les trajectoires. Toutes ces dernières ont entre elles et avec la nôtre des angles d’incidence différents.

Ensuite, dans 33.000 ans, une autre étoile, Ross 248, s’approchera encore plus. Ce sera celle qui viendra au plus près de nous pendant cette période de 100.000 ans, jusqu’à 3,024 AL, avant de repartir au-delà de Proxima et d’Alpha du Centaure, qui auront commencé à s’éloigner et seront alors à quelques 3,5 AL. Nous serons en 40.000 après JC. Puis une autre étoile, Gliese 445, viendra nous faire une petite visite. Elle s’approchera à 3,4 AL et repartira très vite, un tout petit peu après l’an de grâce 50.000 après JC.

Vers 54.000 ans le système d’Alpha Centauri sera retourné un peu plus loin de nous, à la distance où il se trouve aujourd’hui, avant de nous quitter pour toujours. Mais pendant cette période, l’Etoile de Barnard, Ross 248 et Gliese 445 se seront approchées à moins de la distance actuelle de Proxima Centauri (4,24 AL) et Lalande 21185 n’en aura pas été loin (4,7 AL).

Ce n’est que dans 1,35 millions d’années qu’une naine-orangée ordinaire (0,6 MS), « Gliese 710 » (actuellement encore très loin, à 62 AL), nous apportera une perturbation extrême car elle s’approchera à seulement 13.365 unités astronomiques, « UA » (distance terre/Soleil), soit seulement 0,21 AL avec une incertitude (en plus ou en moins) de 6.250 UA. Elle pénétrera donc profondément à l’intérieur de notre Nuage de Oort, en traversant le Nuage-extérieur et en allant jusqu’au milieu du Nuage-intérieur (mais en passant encore très loin de la Ceinture de Kuiper qui, au-delà de Neptune, s’étend entre 30 et 55 UA). C’est la mission Gaïa qui nous a permis de confirmer et de préciser ce risque. Il n’y a pas de précédent « récent » (dans la dernière dizaine de millions d’années) à cet événement. On peut s’attendre à une pluie de comètes, et d’astéroïdes déstabilisés, dans le temps qui suivra ce passage, dans l’environnement de toutes les planètes du système et singulièrement des planètes du système-interne et de la Terre car les géantes-gazeuses ne nous protégeront pas totalement, loin de là. On estime que le nombre de passages de comètes dans notre environnement proche, sera d’une dizaine par an en moyenne et ce, pendant 3 à 4 millions d’années. Bien sûr toutes ne viendront pas percuter la surface de la Terre, ou de Mars. Mais nous serons dans une période de « roulette-russe » qui pourrait bien marquer la fin de notre civilisation…pour autant qu’elle existe encore bien entendu.

On peut faire beaucoup de chose en 1,35 millions d’années, notamment, au-delà d’une civilisation interplanétaire, tenter de créer une civilisation interstellaire. Pour mémoire, il y a 1,35 millions d’années, les ancêtres de l’homme (mais non encore l’homme) s’étaient séparés de ceux du singe depuis longtemps (divergence évaluée à -7 millions d’années). Nous étions en plein paléolithique et l’évolution des hominines n’avait pas encore abouti à Homo Sapiens (premiers fossiles entre -500.000 et -300.000), notre ancêtre étant alors Homo habilis (premier homme-vrai, il remonte à 2,4 millions d’années). Profitons de cet avertissement très en amont si nous ne voulons pas disparaître (sous notre forme actuelle ou plus vraisemblablement sous celles de nos descendants) !

Pour le « moment », soit les quelques dizaines de milliers d’années à venir, les étoiles qui sont donc les plus intéressantes sur le plan dynamique en fonction de leur proximité, actuelle ou prochaine, sont Proxima et Alpha-Centauri A et B, l’Etoile de Barnard, Ross-248, Gliese-445 et peut-être Lalande 21185 qui cependant ne nous approchera pas à plus de 4,5 AL.

Que peut-on dire de ces astres ?

Tous, à part Alpha-Centauri-A, sont des naines-rouges.

Ces naines rouges sont des étoiles à faible luminosité donc à zone habitable très proche, nettement inférieure à la distance Mercure/Soleil. Elles sont anciennes et elles ont donc une faible métallicité ce qui réduit considérablement les chances chimiques d’y trouver la vie ou de pouvoir y survivre. Ce sont des étoiles éruptives avec des explosions radiatives dans une gamme très ouverte de longueurs d’ondes électromagnétiques, y compris rayons X, et irrégulières dans le temps, ce qui est rédhibitoire pour une installation humaine. Nous n’avons observé à ce jour aucune planète intéressante, c’est à dire qui soit de masse terrestre et située dans la zone habitable. La seule exception, notable, est Proxima-Centauri-b. Mais cette planète est sans doute trop massive pour être une nouvelle-Terre (minimum de 1,3 MT).

Le système stellaire triple d’Alpha-Centauri comprend outre Proxima-Centauri, deux étoiles, Alpha-Centauri-A qui est une étoile de type solaire et Alpha-Centauri-B qui est une « grosse » naine-rouge (0,445 MS). Je vous les ai présentées la semaine dernière. « Laissons tomber » Alpha-Centauri-B et concentrons-nous sur Alpha-Centauri-A puisque que c’est la seule étoile qui est de la catégorie de notre Soleil. Par chance elle dispose d’une masse de matière en orbite dans sa zone habitable, « C1 », pour « Candidat-1 » que je préfère appeler « Polyphème » comme David Cameron dans son film Avatar car c’est une masse importante. Nous disposons de 54.000 ans pour accéder à ses éventuels satellites de masse terrestre ou martienne (« Pandora ») dans les conditions de distance d’aujourd’hui. Ne ratons pas cette opportunité !

Imaginez ! Nous pénétrons ce système, nous l’ensemençons de notre vie et de notre civilisation, et nous nous séparons le moment venu quand nos trajectoire divergent, chacun emportant nos richesses communes et les développant selon son génie propre une fois que les communications étirées par le temps ne seront plus possibles du tout, comme jadis les Polynésiens, génération après génération, quittaient une île pour aller en féconder une autre.

A noter, pour ceux qui sont soucieux de respecter les vies indigènes, que nous observons ces systèmes planétaires proches depuis des années et que nous n’en avons jamais reçu une émission électromagnétique maitrisée, radio ou autre.

Illustration de titre : « Near stars, past and future », https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Near-stars-past-future-fr.svg Evolution des distances entre le Soleil et ses étoiles les plus proches sur une période 100.000 ans (-20.000 à + 80.000).

Référence : perspective d’intrusion de Gliese 710 dans le système solaire : Gliese 710 aa29835-16.pdf

Avec cet article, je suis entré dans la septième année de ce blog. J’ai oublié d’en signaler l’anniversaire la semaine dernière! Le 4 septembre 2015, je publiais en effet mon “ouverture”. Je vous invite à la lire ou relire : https://blogs.letemps.ch/pierre-brisson/2015/09/04/bonjour-tout-le-monde/

PS: En ce 11 septembre 2021 j’ai une pensée émue pour les victimes du 11 septembre 2001, date à laquelle notre siècle est entré dans l’environnement de la barbarie islamique. Vingt ans déjà!

N’oublions pas ces pauvres victimes innocentes et n’oublions pas que notre civilisation “occidentale” est précieuse et fragile. Il n’y a aucun “accommodement raisonnable” possible avec l’obscurantisme et la cruauté gratuite. Ne cédons rien de nos valeurs fondées sur la raison et l’humanisme…et ne soyons pas naïfs.

Les étoiles vraiment solaires ne sont pas si nombreuses et les nouvelles-Terres encore plus rares

Nous avons vu les semaines précédentes que dans notre environnement immédiat (moins de 12 AL puis moins de 5 AL) il y a très peu de possibilités de trouver de vraies « nouvelles-Terres » où nous pourrions éventuellement nous rendre et séjourner. Une autre approche, la recherche des étoiles de type solaire les plus proches, nous entraîne plus loin, jusqu’à 200 AL parce qu’à part Alpha-Centauri-A qui présente le gros problème d’avoir une étoile compagne, il n’y en a pas à moins de 12 AL (et qu’il en faut quand même quelques unes pour en discuter). A ces distances, dans l’état actuel de la Science, il n’est pas question de voyage physique, par vols robotiques pas plus que par vols habités. Il ne peut être question que d’observation par télescopes ou capteurs divers. Mais ce sont ces étoiles solaires les plus proches qui sont les plus intéressantes, simplement parce que ce sont les plus semblables à notre propre système et les moins difficiles à observer. Nous ne recherchons plus de Terre(s) sur lesquelles éventuellement nous établir mais de Terre(s) ou d’autres vies auraient pu apparaître et évoluer. N’allons pas plus loin que 200 AL pour avoir quelques chances de « voir quelque chose » qui ressemble à une planète de type terrestre dans l’environnement de ces astres une fois qu’on les aura sélectionnés.

Les étoiles sont classées (« classification de Harvard », 1912) selon leur température (ou plutôt leur type spectral associé à une température), O, B, A, F, G, K, M. Un chiffre arabe allant de 0 à 9 est ajouté pour préciser cette température dans chaque catégorie et enfin un chiffre romain allant de I à V (classification MKK de Yerkes), pour préciser la taille (à partir de la gravité de surface). Le Soleil est une étoile « G2V » (température de surface 5.778 K). La classification est évidemment évolutive en fonction des progrès de l’observation. Aujourd’hui on a ajouté les « LBV » (variables lumineuses bleues) et les « W » (Wolf-Rayet) avant les « O » et, de l’autre côté (après les naines-rouges « M »), « L », « T », « Y » pour les naines-brunes de plus en plus froides.

Le critère choisi dans cet article est celui des étoiles « GV » c’est-à-dire les étoiles proprement solaires. Bien entendu, j’écarte toujours les étoiles multiples (doubles ou triples) pour les raisons déjà exposées ainsi que les étoiles de métallicité (complexification des éléments chimiques) trop basse ou celles de métallicité trop élevée qui risquent chimiquement de ne pas permettre le processus de la vie et, pour commencer, la présence de suffisamment de poussière dans le disque protoplanétaire pour que des planètes aient pu s’y former. Un autre critère important est celui de l’activité chromosphérique car cette activité va évoluer tout au long de la vie de l’étoile et elle donnera donc une indication sur son âge (et sur le stade possible du développement de la vie, si bien sûr elle a pu commencer).

J’attire aussi l’attention du lecteur sur la synchronicité des évolutions. Notre civilisation « faber » (par référence à « homo faber ») et communicante est toute récente. Aucune émission radio n’est partie de la Terre avant Marconi en 1886 et la première émission radio régulière date du 28 mars 1914. C’est-à-dire que dans notre environnement spatial, aucune étoile située à plus de 135 AL ne peut savoir qu’une civilisation faber et communicante s’est développée sur Terre, tout simplement parce qu’elle n’a pas pu encore recevoir d’émission radio d’apparence artificielle. Par ailleurs, une planète de type terrestre dans la zone habitable d’une étoile de type solaire pourrait avoir dépassé le stade où elle pourrait émettre quoi que ce soit parce que la vie a disparu de sa surface. En l’absence de signal, on ne peut évidemment savoir non seulement si la vie va se développer si les conditions favorables sont remplies, mais encore si cette vie a déjà commencé sa phase communicante mais que la communication n’a pas eu le temps de parvenir jusqu’à nous, ni non plus si cette phase communicante ne s’est pas déjà terminée.

Certains signes observables par des moyens astrophysiques dans l’atmosphère d’une planète (présence d’oxygène libre par exemple), peuvent témoigner d’un processus semblable à celui qui chez nous à conduit à la vie intelligente mais la vie dont cet oxygène témoignerait peut très bien n’être que celle de l’équivalent de nos cyanobactéries, ou plus exceptionnellement de l’équivalent de nos méduses, ou plus exceptionnellement de nos dinosaures, ou plus exceptionnellement de nos chiens ou singes.

Quoi qu’il en soit, il n’y a, à ce jour, aucun signe qu’une éventuelle autre vie ait abouti ailleurs que sur Terre au stade de faber et communicante. C’est donc dans cet état d’esprit intéressé mais prudent que je vais vous parler de la géographie des possibles.

On a aujourd’hui trois listes d’étoiles candidates. Dans l’ordre croissant de ressemblance au Soleil, on parle d’« étoiles de type solaire », d’« étoiles analogues au Soleil » ou d’« étoiles jumelles du Soleil ». Ce sont évidemment ces dernières qui m’intéressent de prime abord. Elles peuvent être nées dans le même « cluster » que le Soleil ou non ; ce sont les similarités ou les différences avec le Soleil qui comptent.

Pour déterminer les « jumelles », les critères suivants sont retenus : (1) températures, avec une marge de 50 K de fluctuation par rapport à celle du Soleil ; (2) métallicité allant de 89 à 112% de celle du Soleil ; (3) absence d’étoile compagne ; (4) âge proche de celui du Soleil à un milliard d’années près.

Dans un rayon de 200 AL, il n’y a que deux étoiles, HD143436, qui se trouve à 141 AL, et YPB 1194, qui se trouve à 2.772 AL, qui satisfassent à toutes ces contraintes mais quatorze autres en sont assez proches (différences un peu plus grandes en métallicité et/ou en âge). La plus proche est 18 Scorpii qui se trouve à 45,1 AL. C’est une « G2V » d’une température de 5.433K et d’une métallicité de 0,03% inférieure à celle du Soleil. Son seul « problème », si l’on peut dire, est qu’elle est beaucoup plus jeune, seulement 2,9 milliards d’années contre 4,6 pour le Soleil. Nous avons 10 autres étoiles dans une sphère de ce même rayon (donc douze avec 18 Scorpii et HD143436).

Bien entendu nous ne savons toujours pas si l’une de ces étoiles contrôle une planète de la masse de la Terre dans sa zone habitable ou si l’existence de jupiter-chaud ou de superterre l’ont exclue.

Pour reprendre l’argument des 135 ans d’émissions radio parties de la Terre depuis Marconi, seulement 8 des jumelles solaires ont pu recevoir la première émission et une seule, 18 Scorpii, a eu le temps de réagir (45 ans) pour que nous puissions avoir reçu sa réponse (la jumelle suivante la plus proche est à 88 AL). A supposer bien sûr que les hypothétiques habitants de ce système aient disposé de l’équivalent de notre programme SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) il y a 45 ans et qu’ils aient pu capter l’émission de Marconi.

Les conclusions qu’on peut en tirer c’est que cet éloignement et cette rareté sont de bonnes raisons pour que nous n’ayons pas encore reçu de signaux extraterrestres. Comme dit plus haut, absence de signaux ne veut pas dire absence de vie, ni même de vie intelligente et communicante. Simplement cet état de fait met en évidence la faible probabilité de nouvelle-Terre et la très grande difficulté de capter des signaux qui en proviendraient. Continuons à observer bien entendu mais arrêtons de dire à chaque fois que l’on repère une exoplanète (plus de 4000 aujourd’hui) que l’on a « peut-être » trouvé une « nouvelle-Terre ». Jusqu’à présent cela est faut. La répétition est devenue très agaçante (de mon point de vue) et elle est totalement contre-productive sur le plan de la communication.

Illustration de titre : la Terre et le Soleil. Image et crédit NASA

PS :

J’ai peut-être été un peu trop prudent en limitant mon intérêt aux étoiles strictement « jumelles » du Soleil. On peut concevoir de l’étendre aux étoiles « analogues » ou même aux étoiles de « type » solaire, ce qui augmenterait la population d’une trentaine d’étoiles. La motivation du choix étroit est de se donner plus de chances de trouver une planète « vivable » dans l’environnement de l’étoile, étant données les contraintes très fortes à l’intérieur desquelles une évolution à partir de la matière inerte vers la vie semble possible. Mais on peut combiner ce premier choix avec une étude systématique des étoiles les plus proches de type F,G,K, centrée sur les « G », en éliminant quand même les étoiles de vie courte, de catégories « A » et au-dessus, ou les naines-rouges « M » et au-dessous pour les raisons évidentes déjà mentionnées.

De toute façon les « chasseurs d’exoplanètes » ne sont pas sectaires et l’astronomie ne se limite pas à la recherche de nouvelles-Terres mais vise à accroître l’étendue de notre Connaissance afin d’atteindre une meilleure compréhension de notre Univers !