Les cylindres de O’Neill, perspective la plus séduisante pour vivre en-dehors de la Terre

Les cylindres de O’Neill m’ont toujours semblé le vecteur le plus efficace pour vivre et nous déplacer loin dans l’espace profond. Les utiliserons nous un jour ? Les défis technologiques qu’ils posent ont été étudiés en détails dans les années 1970/80 sous l’impulsion de Gerard Kitchen O’Neill, professeur de physique à l’Université de Princeton (décédé en 1992). Il « n’avait pas froid aux yeux ».

La réalisation de ces cylindres qui était difficile alors, le serait sans doute un peu moins aujourd’hui compte tenu des progrès de la robotique et de l’informatique mais malheureusement la volonté semble ne plus être présente. Cependant les idées, tout comme les bactéries, ne meurent pas facilement. Si elles ne sont pas agitées donc nourries, elles dorment, tout simplement. Je tente, à ma modeste échelle, un réveil ou au moins un regain d’attention.

Plusieurs versions de cylindres ont été étudiées, sans ou avec le concours de la NASA. La plus spectaculaire et celle dont il faudrait disposer pour vivre « agréablement » sur une très longue période à l’intérieur du système solaire, est celle que O’Neill avait nommé « Island III ». Il s’agit en fait de deux cylindres reliés entre eux, chacun de 6,5 km de diamètre et de 32 km de longueur offrant donc une surface intérieure de 653 km2. Ils sont en rotation (contraire) pour créer une gravité artificielle sur leur surface intérieure.

Ils sont structurés par une armature de poutres métalliques. L’espace intérieur est isolé de l’extérieur par des plaques de métal ou de verre (50 cm de côté pour ces dernières) fixées à un treillis de ces poutres (comme les structures géodésiques) selon six bandes longitudinales d’égales dimensions. Les trois bandes de plaques de métal alternent avec les trois bandes de plaques de verre. Celles de plaques de métal vont servir de support au sol sur lequel évolueront les habitants (326 km2) ; celles de plaques de verre donneront accès à la lumière et à la chaleur du Soleil. Les deux extrémités du cylindre sont fermées, comme une bouteille de gaz, par des demi-sphères métalliques.

La surface intérieure des bandes de plaques de métal est couverte d’une couche de régolithe d’au moins deux mètres qui servira de sol et d’écran aux radiations. L’intérieur est pressurisé à 0,36 bars avec moitié oxygène (0,18 bars) et moitié azote (0,18 bars). De la glace d’eau est introduite en quantité suffisante pour l’eau liquide (et l’humidification de l’air) nécessaire. Il est prévu d’enrichir le sol des éléments chimiques permettant la vie (molécules azotées et plus généralement humus) et des insectes permettant de la maintenir. Le tout doit, bien entendu, être recyclable au maximum des possibilités. L’énergie est solaire. La construction a lieu dans l’espace à partir de matières premières brutes.

Dans la première phase, ces îles de l’espace seraient établies au point de Lagrange L5 du système Terre-Lune, l’une des régions où la force de gravité de la Terre s’exerçant sur une masse quelconque est exactement équilibrée par celle de la Lune, suivant une orbite presque stable (nuance introduite du fait de l’influence du  Soleil) définie par la force de Coriolis. Dans une seconde phase, Gerard O’Neill les aurait installées en L5 du système Soleil-Terre, sur une vaste orbite stable de 800.000 km. Plus tard, il envisageait de les installer au sein de la Ceinture d’Astéroïdes, puis au-delà de Pluton dans la Ceinture de Kuiper…Restons dans le cadre de la première phase.

Points de Lagrange du Système Terre-Lune. Crédit David A. Kring, LPI-JSC Center for Lunar Science & Exploration.

Les plus grands défis sont l’acheminement et la transformation industrielle des matières premières dans l’espace. Dans le plan de phase 1, la matière première serait essentiellement le régolithe lunaire. Ce régolithe serait extrait par des excavateurs robotiques, compacté, déposé dans des conteneurs qui circuleraient sur un rail utilisé comme une « catapulte électromagnétique ». L’accélération du conteneur magnétique (bobine mobile) étant causée par une succession d’électroaimants (bobines fixes). En fin de rail, la charge serait libérée et le conteneur freiné puis récupéré dans une boucle qui le replacerait à l’endroit qui lui permettrait de reprendre une nouvelle charge.

La matière (plusieurs dizaines de millions de tonnes par petits paquets expédiés très vite les uns après les autres) serait envoyée au point de Lagrange L2, parce qu’il est plus proche de la Lune et moins difficile d’accès compte tenu de la nécessaire précision quant à la direction (on peut envisager un guidage par laser) et à la vitesse du tir. A partir de L2, un convoyeur devrait prendre en charge les masses regroupées, pour les apporter en L5 (très peu d’énergie serait nécessaire puisqu’aucune force de gravité ne contrarierait le mouvement).

L’avantage de la Lune comme source de matière est la faiblesse relative de la vitesse de libération, 2,4 km/s. Il serait possible de l’atteindre avec la catapulte. Son autre avantage est la composition chimique de son régolithe puisque notre satellite est constitué de vastes pans de la croûte et du manteau terrestres qui lui ont été arrachés au début de notre histoire géologique (impact de la protoplanète Théia). Le régolithe fournirait donc de l’oxygène (à partir d’oxydes divers), du silicium (le verre et les panneaux solaires), de l’aluminium ou du titane (pour les poutres et les plaques métalliques), et toutes sortes d’autres éléments. A noter que le silicium, l’anorthosite (pour l’aluminium) et l’ilménite (pour le fer et le titane) sont très abondants dans ce régolithe.

L’azote et le carbone seraient fournis par la croûte terrestre, l’eau et l’hydrogène par notre Océan (aujourd’hui on pourrait envisager de la glace d’eau lunaire).

L’énergie utilisée sur la Lune devrait être nucléaire et non solaire compte tenu des nuits lunaires de 14 jours mais elle serait solaire en L2 et surtout en L5 compte tenu de l’ensoleillement permanent dont jouit l’espace profond. La transformation des matières premières serait faite dans l’espace plutôt que sur la Lune compte tenu de la disponibilité constante de cette énergie et compte tenu des contraintes de masse existant sur tout corp générant une gravité importante (on peut envisager dans l’espace de créer, si nécessaire, une certaine gravité par rotation dans les usines).

La lumière pénétrerait dans les cylindres par les bandes de surfaces vitrées mais ce ne serait qu’indirectement, afin de limiter la dureté des radiations. Les cylindres seraient pointés vers le Soleil et de grandes feuilles réfléchissantes d’une taille au moins égale aux bandes de ces surfaces renverraient la lumière reçue vers ces bandes après l’avoir filtrée (en ne réfléchissant que les rayonnements lumineux et infra-rouge). Fixés sur charnières à l’extrémité du cylindre opposée au Soleil, les miroirs s’ouvriraient et se fermeraient plus ou moins et progressivement sur une fraction variable de 24 heures pour restituer les heures, les jours, les nuits et les saisons terrestres.

Afin de maintenir l’orientation vers le Soleil malgré la rotation, les deux cylindres dont les axes longitudinaux seraient parallèles, tourneraient en sens contraire pour annuler l’effet gyroscopique. Une rotation toutes les deux minutes permettrait de restituer une gravité de type terrestre sur la surface intérieure (entre 1 et 0,7 g) sans désagrément (force de Coriolis) pour les habitants. Distants de 80 km, ils seraient liés entre eux à leurs extrémités par des tiges semi-rigides d’une dizaine de cm de diamètre de telle sorte qu’une cohérence soit donnée à l’ensemble (et que les miroirs puissent s’ouvrir). Profitant de leur vitesse de rotation (vitesse tangentielle extérieure de 650 km/h), des véhicules pourrait faire la liaison-passagers entre les deux cylindres en quelques minutes. Comme les cylindres pointeraient vers le Soleil, son image, à l’intérieur, resterait sur une trajectoire linéaire et on n’aurait pas la sensation visuelle de rotation.

La production alimentaire et textiles (fibres) pourrait se faire à l’intérieur des cylindres dans les vallées mais aussi et de préférence à l’extérieur. En direction du Soleil, une couronne de modules de culture serait établie sur un diamètre largement supérieur à celui du cylindre (la gravité pour les végétaux peut être plus faible que pour les êtres humains ou les animaux). Cela permettrait beaucoup plus de souplesse dans les cultures. La séparation des modules permettrait de régler différemment les conditions environnementales (quantité et couleurs de lumière, température, humidité, taux de gaz carbonique et d’oxygène, pression atmosphérique) afin d’avoir des produits aussi diversifiés que possible toute l’année (même si le stockage cryogénique des produits peut également être envisagé). Ils utiliseraient la lumière du Soleil captée par des réflecteurs coniques. Un écran flottant extérieur pourrait réguler l’arrivée de lumière sur les miroirs réflecteurs pour simuler les jours et les saisons. La pressurisation pourrait être moindre que dans l’habitat car les plantes pourraient très bien fonctionner avec une pression atmosphérique de 0,5 à 0,7 bars (altitude 3000 mètres sur Terre). Avec les techniques actuelles de production on peut envisager facilement de nourrir environ 130 personnes à l’hectare (surface donc mais on pourra étager les cultures sur plusieurs niveaux pour mieux profiter du volume). On utiliserait très peu de pesticide car en cas de contamination du cultivar d’un module on pourrait l’ouvrir à l’espace et le stériliser par le vide et la chaleur solaire (encore les miroirs !).

Les cylindres proprement dits seraient utilisés principalement pour la résidence des hommes, avec des maisons, des arbres fruitiers (des abeilles), des jardins.

D’une façon générale, comme je l’ai dit plus haut, l’énergie sera solaire.  A l’autre extrémité, opposée au Soleil, un vaste disque porteur de panneaux solaires procurera l’énergie électrique suffisante à la vie dans le cylindre. Et dans le prolongement de l’axe du cylindre on pourra avoir divers sites industriels (à commencer par ceux qui raffineront les matières premières brutes) utilisant cette énergie, 24h/24h, à l’aide de miroirs.

Les communications, antennes ainsi que les installations de dockings et de sas pour les véhicules venant de la Terre, se feraient à la pointe des cylindres. Les petits véhicules permettant de joindre un cylindre à son jumeau partiraient de panneaux s’ouvrant latéralement dans leur coque.

Comme vous le comprenez à la lecture de cet article, le gros avantage des cylindres est la possibilité qu’ils offrent de choisir, au sol, une gravité satisfaisante pour la vie humaine sans renoncer aux avantages de la microgravité si l’on se rapproche de l’axe de rotation, une température, un rythme de saisons, et d’une manière générale de pouvoir contrôler son environnement beaucoup moins difficilement que sur une planète. On peut aussi penser qu’ils pourraient servir de refuge en cas de catastrophe pouvant survenir sur Terre.

Comme dit plus haut, ces cylindres sont prévus pour évoluer dans l’espace proche mais on peut aussi les envisager pour des voyages lointains. Je vous en parlerai une autre fois.

Illustration de titre : Island-Three, vue d’artiste, Rick Guidice pour la NASA, credit NASA Ames Research Center.

Références :

Space Settlement, a design study, Editée par Richard Johnson, NASA Ames Research Center et Charles Horlow, Colgate University; publiée en 1977 par le Science and Technical Information Office de la NASA.

Les villes de l’Espace, par Gerard O’Neill, publié chez Robert Laffont (1976).

https://fr.wikipedia.org/wiki/Gerard_K._O%27Neill

https://fr.wikipedia.org/wiki/Catapulte_%C3%A9lectromagn%C3%A9tique

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_driver

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 21 10 08

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

36 réponses à “Les cylindres de O’Neill, perspective la plus séduisante pour vivre en-dehors de la Terre

  1. Intéressant, mais la question primaire à laquelle il n’est pas vraiment répondu dans l’article est: “pourquoi faire”? Quelle serait la fonction de ces îles de l’espace restant dans l’environnement proche de la Terre qui justifierait les moyens gigantesques à mettre en ouvre pour les créer? Il faut une motivation vraiment à la hauteur des moyens en question et j’avoue pour le moment de ne pas bien voir laquelle (par opposition à une installation sur les astres eux-mêmes, Lune et Mars en particulier).
    En ce qui concerne la création d’une gravité artificielle (importante, comme le montrait une émission de France 5 jeudi soir!) avec 1/2 tour/min et 6,5 km de diamètre on reste un peu en-dessous de l’accélération de la gravité terrestre (8,91 m2/s2; donc, suivant l’épaisseur de sol “sous ses pieds”, c’est donc entre 0,7g et 0,9g).
    J’attends avec impatience l’article de la semaine prochaine, en particulier pour ce qui est de la question de l’approvisionnement en énergie et en matériaux dans le contexte de voyages lointains (s’ils sont vraiment “lointains” bien sûr).

    1. Je pense que l’intérêt principal de ces iles de l’espace serait de permettre un contrôle de l’environnement bien meilleur qu’une installation en surface d’une planète.
      En premier lieu, on ne va pas pouvoir créer une gravité artificielle de 1g en surface de Mars ni de la Lune alors qu’on pourrait le faire dans un cylindre en rotation. NB: le fait de n’atteindre que 0,9g ou 0,8 selon que l’on se rapproche ou non de l’axe du cylindre est négligeable surtout si on le compare au 0,16 g de gravité lunaire ou 0,38 g de gravité martienne. Si la petite différence est difficile à supporter sur le long terme on pourrait sans doute accélérer un peu la rotation.
      Par ailleurs, la terraformation d’une planète entière me semble un défi impossible à relever pour une planète telle que Mars compte tenu du temps nécessaire à ce qu’elle devienne effective et de la lourdeur de l’investissement. Il n’en serait pas de même d’un cylindre relativement petit (par rapport à une planète!) à l’intérieur duquel on pourrait choisir la composition atmosphérique, le degré d’ensoleillement, la température, le degré d’humidité et la possibilité de les faire varier pour reconstituer des saisons terrestres.

      1. Je n’ai probablement pas formulé ma question suffisamment clairement, car cette réponse répond à “dans quelles conditions?” pas à “pourquoi faire?”. Bien sûr qu’un contrôle environnemental est plus facilement réalisable dans ces “îles” que sur un astre autre que la Terre (encore que, sur ce dernier point, quand on voit le “contrôle environnemental” que l’on exerce actuellement sur notre planète … 🙂 !) mais pour y réaliser quoi exactement qui puisse justifier les énormes investissements qui seront nécessaires? Sur un astre, il y a au moins la motivation de l’exploration et même, précisément, de mette à profit les conditions différentes des conditions terrestres pour réaliser certaines choses que l’on ne peut pas, ou plus difficilement, faire sur Terre. Sur ces îles, on sera en gros “comme sur Terre”, … mais à quel prix. Alors, de nouveau, pour y faire quoi qui justifie ces coûts très élevés?
        Je précise que je n’ai rien contre le concept d’îles spatiales, que j’aimerais au contraire bien voir réaliser, mais il faut qu’il y ait pour cela une motivation suffisante; il y a déjà assez de critiques sur “l’argent gaspillé dans l’espace”!

        1. Pour Gerard O’Neill la justification principale était la construction de SSPS (Satellite Solar Power Stations) d’après les études de Peter Glaser (Arthur D. Little) publiée dans Science en 1968 et Gordon Woodcock (Boeing) dans sa présentation à l’IAC de 1972. Woodcock propose de convertir le rayonnement solaire en électricité en utilisant des turbogénérateurs conventionnel utilisant l’hélium comme fluide caloporteur dans un cycle de Brayton. Glaser propose de grandes surfaces de cellules photovoltaïques convertissant l’énergie solaire directement en électricité.
          Les SSPS seraient placés en orbite géosynchrone. L’énergie électrique serait transmise à la Terre par un rayonnement micro-ondes de 10 cm (on peut concevoir que la transmission soient interrompue en cas de danger du côté de la réception sur Terre).
          Par ailleurs, l’énergie solaire pourrait être utilisée dans des fours solaires situés dans l’espace, ou pour approvisionner en énergie des usines situées dans l’espace, utilisant des produits polluants, ou encore impliquant la manipulation d’objets de masse importante.
          Enfin la création de telles îles peut être envisagée seulement pour une recherche de lieux de vie paisibles et sécurisés, éloignés d’une Terre devenue dangereuse pour de multiples raisons (mais aisément accessible au moins par télécommunications).

          1. La production d’énergie électrique par un moyen aussi cher et compliqué ne me semble pas être une motivation réaliste pour justifier les gigantesques investissements qui seraient nécessaires. Quant au dernier mobile évoqué … !

          2. Il est difficile de parler de coût. Tout dépendra si on construit une seule SSPS ou “beaucoup”. C’est la même chose pour les centrales nucléaires et les déchets posent moins problème. Non, le problème serait plutôt la focalisation du rayonnement micro-ondes qui transférerait l’énergie de la SSPS à la surface de la Terre et sa traversée de l’atmosphère qui présenterait un danger pour ceux qui seraient frappés par le rayonnement.

  2. Pourquoi faire ? je pense que cela représenterait une première étape pour s’habituer à la vie dans l’espace sans chercher d’abord à conquérir une planète … Il ne faut pas mettre la charrue avant les boeufs …
    Les problèmes de l’énergie nucléaire est de disposer des fossiles fissibles pour très longtemps , de transporter et entretenir un tel système , … alors que l’énergie solaire est illimitée à notre échelle de temps et on peut déjà imprimer en 3D des panneaux photovoltaïques …
    Mais cela reste néanmoins de la science fiction … cela fait un siècle que cette idée a été lancée sous différentes formes …

    1. “des fossiles fissibles”, quèsaco?!
      Par ailleurs, je doute beaucoup que de telles îles soient réalisables avant que le soient des établissements humains sur la Lune ou Mars. Les moyens à mette en oeuvre sont proprement “astronomiques”, c’est le cas de le dire! Et si c’est juste pour “s’habituer à vivre dans l’espace”, je doute que la motivation soit suffisante et justifie un tel effort.
      Quant à l’utilisation de l’énergie solaire, OK tant qu’on reste dans l’environnement “immédiat” de la Terre (disons, plus ou moins jusqu’à la ceinture d’astéroïdes), mais au-delà? C’est pourquoi d’ailleurs, je me réjouis de lire l’article suivant promis par Monsieur Brisson. Et l’énergie est une chose, mais il reste aussi l’approvisionnement en matériaux de base pour assurer l’indispensable entretien sur la durée de tels mastodontes spatiaux (toujours, dans la perspective de voyages lointains). Bref, j’ai quelques doutes sur la concrétisation de telles “iles spatiales” dans un avenir prévisible. Mais c’est un joli et intéressant thème de science-fiction en effet.

        1. Pouvez-vous svp me donner la référence de votre dictionnaire qui parle de “fossiles fissibles”?! Ayant travaillé de longues années dans le domaine nucléaire et n’ayant jamais entendu ce terme, je serais fort intéressé de compléter mes connaissances, … même si c’est à retardement! 🙂

    2. Oui la réponse au besoin d’énergie dans l’espace est évidemment le rayonnement solaire puisque, au niveau de l’orbite terrestre, nous disposons d’une bonne irradiance et que, compte tenu de la possibilité d’orienter le miroir capteur vers le Soleil 24h/24H, il n’y aurait pas d’interruption nocturne.

  3. C’est dans l’esprit de la station spatiale, en plus grand, plus durable, plus loin, plus “humanisé”.
    _”ces cylindres sont prévus pour évoluer dans l’espace proche mais on peut aussi les envisager pour des voyages lointains”: impatient de lire vos idées sur ce sujet. On trouve parfois des suggestions qui rendent l’avenir plus optimiste. Mais ici, il faudra soit trouver une énergie dans le rayonnement interstellaire, soit emmener une grosse quantité de combustible nucléaire ou alors, la fusion??
    Une autre possibilité serait d’embarquer sur ou dans un astéroïde interstellaire de très grande taille. D’où l’intérêt de trouver les corps qui arrivent de loin et sont rocheux (Borissov en grand avec des ressources…) pour y déposer très vite une base durable (à la manière de Philae) puis, soit s’abandonner à sa trajectoire si on peut la prévoir, soit (ce qui serait encore plus fort) avoir un moyen de la contrôler un peu. Mais on a encore besoin de beaucoup de progrès pour cela. Science-fiction ou espoir?

    1. Amusante votre idée de sauter sur un astéroïde interstellaire de passage. Faire un peu comme Zorro en somme! Franchement, je pense que ça serait très difficile d’être près au bon moment, d’autant que ce qui caractérise ces astéroïdes c’est leur vitesse supérieure aux autres corps, qui montre que leur accélération a commencé en dehors du système solaire.

  4. C’est de la science fiction qui me fait évidemment rêver. Mais à ce stade, à la différence de robots perfectionnés, je vois mal la place de l’homme biologique dans cette aventure extra terrestre de longue durée. Les conséquences sur le corps humain sont pour l’essentiel réversibles, mais pas anodines. Je sais que dès experiences de cohabitation avec de petits groupes de volontaires sont menées sur Terre, alors dans l’espace, voir sur la Lune puis Mars pour les projets immédiats, je reste dubitatif. Mais j’admais que je peux me tromper. J’attend avec impatience votre prochain article.

    1. Je partage vos doutes, A mon avis, les voyages vraiment lointains (interstellaires) ne sont pas envisageables pour la fragile et trop éphémère (en regard des contantes de temps impliquées par de tels voyages) “mécanique humaine”. Et ce n’est pas nécessaire, ce qui est important est que l’esprit humain voyage dans les étoiles, et il n’y a pas forcément besoin pour cela d’y transporter ses “organes biologiques de support” (coeur, poumons, système circulatoire, membres … ). Même pas son cerveau. car c’est in fine son contenu seul qui importe. Quand on voit ce que l’on arrive déjà aujourd’hui à faire en matière de “réalité augmentée” ou “virtuelle”, on peut imaginer des robots, avec I.A. sophistiquée, s’appuyant sur les connaissances et expériences stockées d’esprits humains bien sûr, construits pour résister aux contraintes de tels voyages, qui emmagasineraient les expériences et connaissances sur les mondes lointains; celles -ci étant au retour “vécues et acquises par procuration” par des cerveaux humain qui les recevront d’une manière ou d’une autre. Et pour ceux-ci, ce sera aussi “réel” que s’ils avaient réellement fait le voyage eux-mêmes, mais sans les périls, voire impossibilités biologiques, associé(e)s.

      1. Je pense que des individus avec “organes biologiques de support” (en langage simple, “les hommes”)pourraient avoir envie de partir dans l’espace plutôt que de rester sur Terre. Je pense que l’esprit d’aventure même s’il peut un jour être expérimenté par robot interposé, séduira toujours certains êtres humains. Ceux-là partiront, peut-être pas par nécessité mais pour le plaisir.
        De même je pense que certains êtres humains auront envie de s’établir dans un endroit certes artificiel mais disposant de tous ce qui est nécessaire à une vie agréable. Ces îles de l’espace font d’ailleurs partie du rêve de Jeff Bezos…comme je l’évoquerai la semaine prochaine!

    2. Mais justement, avec des cylindres d’O’Neill évoluant dans le voisinage de la Terre, on pourrait créer une gravité artificielle par force centrifuge qui serait égale à celle de la Terre; l’intérieur des cylindres pourrait être protégé des radiations, les conditions climatiques seraient celles que l’on choisirait et les îles “3” seraient suffisamment vastes pour permettre une vie agréable pour au moins 10.000 personnes par cylindre (Gerard O’Neill prétend qu’on pourrait être plus nombreux mais je pense qu’on doit être raisonnable).

      1. Pourquoi créer une gravité artificielle?
        Nous pouvez utiliser la gravité naturelle,
        en utilisant les fluctuations du fond inertiel de la Terre.
        Il y aura de la Lune artificielle de seulement 22 mètres de diamètre.
        Je suis pour donner un prix Nobel à Monsieur Grishaev, voilà c’est dit ! Ni plus ni moins.
        #Andrey Grishaev
        #new physics
        Andrey Grishaev. This “digital” physical world.

  5. À moins que notre environnement de vie terrestre ne soit détruit par la surpopulation, par une guerre nucléaire ou par un phénomène naturel dévastateur et incontrôlable, je ne vois pas l’utilité de vivre en dehors de notre Terre si ce n’est pour explorer l’espace lointain.

    Et justement, un cylindre de O’Neill pourrait être le vaisseau interstellaire idéal pour effectuer des odyssées sans limite à travers la Galaxie puisqu’il permettrait des durées de voyage étalées sur plusieurs générations.

    Comment construire de telles machines ? Dans les années 50, Turing a défini une machine qui, acceptant en entrée les données qui la définissent donnera en sortie une machine identique. On peut donc imaginer une machine te Turing comme une sorte de couteau suisse qui se reproduira à l’infini pour exécuter des tâches précises comme, par exemple, un cylindre de O’Neill. Même si on en a construit des sous-ensembles, entre autres avec des Lego, la machine de Turing n’a jamais dépassé le stade de la machine pensée. On peut supposer que, sur le temps d’une génération humaine, on pourrait trouver et développer une technologie qui nous permettrait d’en construire une et que pendant la même durée, elle produirait les esclaves qui construiraient un cylindre de O’Neill.

    Fort bien. Ça prendrait donc une soixantaine d’années ce qui n’est pas prohibitif. Seulement le problème n’est pas la durée mais l’habituelle et inévitable compétitivité. Car, pendant ces soixante ans, d’autres technologies pourraient voir le jour et se révéler plus performante.

    Dans un post précédent, j’ai évoqué les progrès de la bionique et la possibilité qui existera probablement un jour de remplacer notre fragile machine de chair et de sang par une machine non organique sur laquelle le contenu du cerveau lui-même pourra être transféré. Pour voyager loin, très loin, cette technique me paraît plus réaliste que le transport de passagers vivants et fragiles dans un vaisseau si confortable soit il. L’anthropomorphisme n’est pas nécessairement un avantage, loin s’en faut. Pierre-André Haldi faisait aussi remarquer que pour voyager, il suffit que l’esprit voyage sans exposer la vie des voyageurs à un milieu spécialement hostile.

    1. Je crois que le voyage par intermédiaire robotique ne permet pas la réalisation du rêve de beaucoup qui est de « partir » de là où ils sont pour aller « ailleurs », d’être « là-bas » et non plus « ici ».
      L’esprit peut voyager loin du corps par toutes sortes de moyens, à commencer par le rêve ou la lecture. Mais certains voudront vraiment partir, non seulement avec leur corps et aussi leur esprit, et éventuellement leur famille, la femme qu’ils aiment, leurs amis ou simplement seuls pour être immergés dans le « Nouveau ».
      Certains aiment non seulement la difficulté mais l’effort physique, le danger, la découverte totale. Certains aussi pourraient ne plus vouloir être sur Terre.
      L’aventure ce n’est pas seulement l’exploration, c’est soi-même changer d’environnement avec son corps et tous ses sens.
      Mais bien sûr il y a dans l’espace des endroits interdits au corps humain et on ira toujours plus loin par la seule pensée.

      1. Il ne s’agit pas de savoir si on veut réaliser un rêve, mais si on peut. Les limites physiologiques humaines ne permettent au mieux que d’envisager la visite des systèmes stellaires les plus proches (et encore, cela reste à démontrer), qu’il est possible d’atteindre dans le laps de temps d’une vie humaine, très court à cette échelle. Quant à la “mécanique” et “tuyauterie” biologiques humaines, ce n’est pas ça qui fait d’un être humain ce qu’il est. J’ai deux hanches artificielles (qui fonctionnent d’ailleurs mieux que celles dont m’avait doté la nature, comme le dit mon chirurgien 🙂 ), et je n’en suis pas moins resté totalement “Pierre-André Haldi” pour autant! Et ça, ce n’est rien, il y des personnes dont on a remplacé le coeur et les poumons par exemple, sans que cela ne diminue en rien leur identité en tant que personne humaine particulière non plus.

        1. Je crois qu’on ne se comprend pas sur ce point.
          Je n’envisage pas de voyages avec l’homme qui dépassent ses capacités physiologiques. Pour le moment une vie dure un peu moins de cent ans et nous avons besoin d’un certain environnement pour vivre. On ne pourra physiquement atteindre un autre système stellaire que si les moteurs de nos vaisseaux (à définir) nous permettent de faire le voyage à au moins 10% de la vitesse de la lumière. Pour le moment contentons nous du système solaire, pour ce qui est des voyages réalisés physiquement.
          Par ailleurs, aucune objection à ce que le support de notre esprit (c’est à dire en fait ce qui fait notre personne) soit amélioré au delà des organes biologiques dont cet esprit dispose aujourd’hui. Mais disposer de ce “corps” amélioré est différent de garder son corps biologique sur Terre et recueillir des données d’instruments robotiques dans l’espace pour ce corps resté sur Terre. C’est ce second aspect que je trouve insuffisant. L’homme bionique qui voyagera ne sera pas dédoublé, il ne voyagera pas dans l’espace tout en restant sur Terre. Si c’était le cas, il serait toujours sur Terre, sa vie serait sur Terre. S’il mourrait sur Terre, il mourrait également dans l’espace.

          1. “Le devoir immédiat, le seul devoir de la planète, était de nous fournir des chiffres exacts, pour nos calculs parmi les astres” A. de Saint-Exupéry.
            Mais l’homme bionique mentionné plus haut n’est pas le héro de Saint-Ex. Il ne s’attribuerait pas ce rôle scientifique qui consisterait à mesurer ou à peser puis à livrer ces informations à la Terre.

            Il serait un explorateur parti pour un aller simple et, égoïstement, il ne découvrirait des terres et des peuples que pour satisfaire sa propre soif de connaissances. La fiabilité et surtout les possibilités de réparations lui permettraient de voyager aussi loin et aussi longtemps qu’il le souhaiterait.

          2. Ce n’est qu’une question de “pourcentage”; à partir de quel pourcentage de remplacement de ses organes un être humain reste encore ce qu’il était? Est-ce que la limite est le cerveau (tant qu’il garde son cerveau, il reste la même personnalité, même si tout le reste est bionique)? Ou, plus loin encore, ne serait-ce pas le CONTENU de son cerveau? Si on veut envisager des voyages vraiment lointains, au-delà des systèmes stellaires les plus proches, cela me semble la seule possibilité “réaliste” comme je l’ai dit. Cela étant, pour des destination plus “proches”, des hybrides humains-machines peuvent être une solution, que je n’exclus pas, ni n’ai rien contre fondamentalement (à part que ça pose quand même quelques questions éthiques délicates).

  6. De la science-fiction pure alors qu’au niveau de l’exploration spatiale habitée, nous sommes toujours en-dessous de la NASA de Noël 1968 du Président LB Johnson avec le premier vol autour de la Lune d’Apollo 8. Musk et Bezos ne m’impressionnent pas. Bertrand Piccard, lui, est un vrai pionnier.

    1. Je pense que vouloir comparer ou, pire encore, opposer Bertrand Piccard et Elon Musk est assez vain; comme on dirait dans le domaine sportif, “ils ne jouent pas dans la même ligue”! Si Musk réussit dans son emprise (ce qui n’est pas encore gagné, il est vrai), il aura carrément ouvert un nouveau chapitre de l’Histoire humaine en faisant de l’espèce humaine une espèce interplanétaire. Le team de “Solar Impulse”, de son côté, a certes réussi à relever un défi difficile, mais cet exploit, que j’ai suivi avec grand intérêt de ce point de vue, restera sans lendemain et n’aura en tout cas pas révolutionné le domaine de l’aviation. Car malgré son nom, “Solar Impulse” n’a pas “impulsé” le développement d’avions alimentés en énergie solaire “directe” (collectée sur l’avion lui-même); le tour du monde en une année et demie de l’avion solaire avec un seul occupant aura plutôt démontré qu’il est totalement impossible de faire voler ainsi des avions commerciaux, tout simplement parce que “l’intensité surfacique” de l’énergie solaire sur Terre est trop faible pour que l’on puisse en récolter suffisamment sur la surface exposée de tel avions. Par contre comme l’étudie et développe André Borschberg (et comme je l’avais suggéré à l’EPFL à l’annonce du projet “Solar Impulse”, mais sans écho alors), l’énergie solaire peut être INDIRECTEMENT utilisée pour faire voler des avions même de relativement grande taille, grâce à l’hydrogène produit AU SOL par des cellules PV; là est l’avenir du solaire dans l’aviation, il ne faut pas se tromper de démonstration.

      1. @Pierre-André Haldi. En fait, c’est à votre post de 17:28 que je réponds car il était dépourvu du bouton “répondre”

        Oui, seul le contenu du cerveau est important quel que soit le hardware qui le supporte. Mais l’étape ultime sera de se libérer de la tyrannie de la matière.

        Je n’ai pas la moindre idée pour réaliser ce que je propose mais nous devons être conscient que l’espace n’est pas le vide. Ce n’est pas ce rien entre les noyaux et les couches électroniques. C’est bien plus. L’espace est un moyen de communication qui transporte aussi bien des ondes électromagnétiques que gravifiques. Considéré comme tel, il peut être aussi un moyen de support de l’information, entre autre du contenu de nos cerveaux. Le jour où l’humanité aura réussi à exploiter cela, ce ne sera plus la vitesse de la lumière qui nous limitera mais celle de notre pensée. Mars et Cassiopée seront à la même distance.

        1. @Jean-Jacques Louis: En effet, sauf pour les destinations les plus “proches” (une dizaine d”années-lumières au plus), il n’y a qu’en se libérant de ses contraintes biologiques (très) limitatives d’une manière ou d’une autre que l’esprit humain peut espérer pouvoir explorer l’univers lointain. Mais, comme on dit, “ce n’est pas demain la veille” 🙂 ! Il me semble donc, pour ne pas continuer à “sculpter le Bon Dieu dans les nuages, qu’il serait plus intéressant et constructif de revenir sur ce blog à des présentations d’objectifs moins “science fiction”, que l’on peut raisonnablement penser atteindre dans un avenir prévisible sur la base de nos connaissances, expériences et développements technologiques actuels.

          1. Je suis bien d’accord; il n’a d’ailleurs pas été dans mon intention d’ouvrir la porte à la science-fiction avec cet article.
            Pour moi, comme pour Gerard O’Neill, il n’est pas envisageable d’aller se promener dans l’espace profond au delà des franges intérieures de la Ceinture de Kuiper (c’est déjà beaucoup). Il est beaucoup trop tôt pour envisager l’homme bionique et nous n’aurons pas besoin de cette transformation pour cette première phase de notre vie dans l’espace.

        1. Monsieur Donneur, j’ai beaucoup d’estime et d’admiration pour le travail de SolarStratos dont le CEO est d’ailleurs membre de la Mars Society Suisse. Je pense que son étude sur la propulsion d’un avion stratosphérique avec l’électricité obtenue par des panneaux solaires disposés sur les ailes, est un projet très intéressant porteur de beaucoup de possibilités, sur Mars comme sur Terre. A noter que le principe de fonctionnement de SolarStratos est très différent de celui de SolarImpulse.
          Sur le fond, je ne vois pas ce que les travaux de Bertrand Piccard (ni d’ailleurs de Solarstratos) ont à voir avec les cylindres de O’Neill qui sont le sujet de mon article.
          On peut exposer des points de vue différents avec sérénité, sans remarque désobligeante. Si vous persistez une seule fois dans le comportement agressif dont vous avez déjà fait preuve, je ne validerais plus vos commentaires.

        2. @F. Donneur: Vous avez décidément l’art d’être systématiquement à côté du sujet. Outre que des projets comme “Solar Impulse” ou “SolarStratos” n’ont strictement rien à voir avec le sujet de ce blog et ne sauraient par ailleurs être comparés à ce que fait (ou veut faire) Musk par exemple comme je l’ai déjà souligné, “SolarStratos” est un autre avion expérimental biplace; cela ne contredit absolument pas ce que j’ai écrit sur l’IMPOSSIBILITE de faire voler un avion COMMERCIAL (disons d’une capacité d’au moins une cinquantaine de passagers) avec l’énergie solaire tout simplement parce que l’on ne peut pas recueillir suffisamment d’énergie sur sa surface extérieure exposée, même en supposant un captage et une efficacité énergétique de conversion de 100% (de loin pas atteignable d’ailleurs); c’est juste une impossibilité physique. Ou est-ce que des aliens vous auraient expliqué comment contourner nos réalités physiques 🙂 ?!

    1. Merci !
      Cette référence est une très bonne présentation résumée, mais compacte, des équations de la Relativité qui peut être utile, mais pourtant un peu difficile, pour un lecteur très intéressé. Cela ne contribue pourtant en rien à la discussion présente qui porte sur des voyages intersidéraux avec des cylindres de O’Neill ou d’autres formes de vaisseaux spatiaux “massifs” et non pas “virtuels”.
      La Relativité nous enseigne, entre autres, que le chemin le plus court n’est pas la ligne droite, mais une géodésique, le tracé que suit la lumière, par exemple, un rayon lumineux issu d’une étoile proche du bord du Soleil, voire théoriquement cachée par lui, que l’on peut détecter lors d’une éclipse totale.
      Partir “tout droit” dans l’Univers illimité (donc sans bornes, frontières ou bords !) ne signifierait rien d’autre que revenir “un jour” à son point de départ (c’est l’image de la coccinelle qui va “tout droit” dans une figure animée de l’article). Pour l’instant, on ne sait pas la longueur (en années-lumière), ni la durée (en années) d’un tel trajet ! Les photons qui nous arrivent en ce moment des objets les plus lointains ont, pour nous observateurs, parcourus une distance de X milliards d’années-lumière et ces objets sont donc vus tels qu’ils étaient il y a X milliards d’années. S’ils existent encore ils sont “maintenant” situés 3 à 4 fois plus loin à cause de l’expansion de l’Univers, mais vont échapper progressivement à toute observation future, observés de notre point de vue. Mais les photons eux-mêmes enregistrés aujourd’hui, voyageant à la vitesse c, “ne voient pas le temps passer” et il n’y a donc pas de durée pour eux, le temps ne s’écoule pas.
      Ce serait là précisément l’avantage de pouvoir voyager à une fraction notable de la vitesse de la lumière. Le temps de voyage se raccourcirait pour le voyageur et cela d’autant plus que sa vitesse approche c.

      1. Je ne faisais aucun lien avec le flux de sujets fait par Pierre, que je remercie d’offrir cet intéressant blog, mais plutôt saisir l’occasion de m’adresser à des lecteurs avertis qui peuvent éventuellement simplifier des sujets complexes pour les néophytes.

      2. Un de mes amis, lecteur attentif de ma prose, me demande si j’ai écrit correctement que “le temps de voyage se raccourcirait pour le voyageur”. De fait, le voyageur avec son horloge à bord, ne voit que son temps propre et vit avec lui ; par contre c’est bien la distance à parcourir qui se raccourcit pour lui, du fait de la contraction des longueurs avec la vitesse tendant vers c : il arrivera donc plus vite au but du fait que son parcours sera, pour lui, plus court.
        On sait cela par expérience incontestable : les muons, des particules instables, d’une durée de vie de 2,2 microsecondes, créés par les rayons cosmiques rencontrant les molécules de la haute atmosphère, à 35 km d’altitude, et voyageant quasiment à la vitesse de la lumière, ne devraient vivre assez longtemps que pour parcourir 660 mètres avant de se désintégrer. Or on peut les enregistrer sur Terre : pour eux, la distance de 35 km s’est ramenée à une balade de 600 m, parcourue toujours pour eux en 2,2 microsecondes, mais pour nous, c’est bien en 117 microsecondes qu’ils ont parcouru 35 km. C’est la dilatation du temps prévu par la relativité.

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