SUSIE le nouveau concept de vaisseau spatial de l’ESA, court après les innovations de SpaceX

A l’IAC 2022 le Congrès Astronautique International qui s’est tenu du 18 au 22 septembre, Porte de Versailles à Paris, l’ESA* a présenté son concept de SUSIE (Smart Upper Stage for Innovative Exploration) qui doit permettre de partir du sol de la Terre et d’y revenir après avoir mené une mission habitée dans l’espace. C’est une révolution pour l’ESA mais simplement une tentative de rattrapage, par rapport aux véritables innovations engagées il y a plusieurs années par SpaceX avec son Falcon 9 et son Starship.

*Quand je parle de l’ESA, je parle aussi, pour simplifier, d’ArianeGroup et de sa filiale Arianespace qui est le principal constructeur des lanceurs et véhicules de l’ESA. A l’IAC 2022, SUSIE a été présentée par son concepteur Marco Prampolini, ingénieur (« System Architect for Advanced Concept ») d’ArianeGroup.

SUSIE serait le dernier étage emporté par l’Ariane 64, une version améliorée (à 4 « boosters ») du lanceur Ariane 6 qui doit faire son premier vol en 2023 (après plus de deux ans de retard !)*. Il aurait 12 mètres de long, 5 mètres de diamètre, un volume utile de 43 m3 et pourrait placer en orbite basse terrestre (« LEO ») une charge utile de 11,5 tonnes. Il prendrait la place de la coiffe d’Ariane 6 avec le même diamètre. C’est en quelque sorte un petit Starship qui, lui, a un volume utile de 1100 m3, une hauteur de 50 mètres (dont 30 de « second étage » intégré) et un diamètre de 9 mètres. SUSIE serait lancé par l’équivalent d’un petit Falcon puisque la charge utile d’un Falcon 9 en LEO est de 22,8 tonnes contre 20,6 pour l’Ariane 64. Mais le vecteur actuellement le plus puissant de SpaceX, le Falcon Heavy, peut mettre 63,8 tonnes en LEO et il est bien réel comparé à l’Ariane 6.

Ce retard est d’autant plus « ennuyeux » que du fait du conflit qui oppose l’Europe à la Russie, l’ESA ne dispose plus des lancements de Soyouz depuis Kourou et qu’elle a des contrats à assumer qui supposent une capacité plus importante que celle dont elle dispose avec les Ariane 5 (ou évidemment les petits lanceurs Vega).

Avant de continuer la lecture de cet article, il est essentiel de bien noter que SUSIE n’intègre pas le second étage du lanceur comme le fait le Starship. Il a cependant besoin d’un second étage pour atteindre son objectif, second étage qui aujourd’hui ne va pas l’accompagner plus loin que l’injection vers une cible en orbite terrestre ou dans l’espace profond. Ses moteurs et réservoirs embarqués seront ceux d’un troisième étage et ne lui permettront que des contrôles d’attitude et un freinage dans l’atmosphère, complétant celui du corps portant, pour revenir se poser sur Terre (à la verticale). Il serait donc incapable de revenir seul après s’être posé sur la Lune ou sur Mars.

Certes la comparaison SUSIE/Starship n’est pas tout à fait exacte puisque le lanceur du Starship, le SuperHeavy n’est pas encore opérationnel. Cependant le Starship SN15 a volé et le SuperHeavy qui reprend les principes du Falcon 9, est à un stade assez avancé de sa mise au point puisque ses premières mises à feu statiques ont réussi (on attend toutefois l’ignition de ses 29 ou 31 moteurs ensemble, ce qui n’est pas évident) et qu’on parle déjà (sans doute avec un peu d’optimisme) d’une mise sur orbite en octobre de cette année. Par ailleurs, le Falcon 9 fonctionne parfaitement puisque 180 vols ont été effectués depuis 2012 (31 en 2021 et 43 en 2022) et que 2 seulement ont échoué, ce qui a fait s’écrouler la part de marché de l’Ariane 5 puisque le vol sans récupération et sans réutilisation de ces lanceurs européens est devenu totalement non compétitif. Il y a eu 113 vols d’Ariane 5 depuis 1996 (dont 5 échecs) dont seulement 3 en 2021 et 2 en 2022 !

En fait SUSIE serait un progrès par rapport à la capsule Dragon de SpaceX qui ne revient au sol que sous parachute et qui n’a pas un volume utile (pressurisé) aussi important (9,3 m3 pour le Crew Dragon). Mais le Crew Dragon existe et il ne manque que le SuperHeavy pour que la concurrence du Starship écrase SUSIE, surtout bien sûr pour les vols habités dans l’espace profond que d’ailleurs SUSIE ne vise pas car son but est de mener des missions dans l’espace proche, c’est-à-dire LEO et sans doute l’orbite géostationnaire. SUSIE est plutôt un successeur de l’Hermès, la navette européenne qui a failli voler à la fin des années 1980. Pour plus tard, on peut envisager de lui ajouter un complément, type ESM (European Service Module) que l’Europe a conçu et réalisé pour la capsule Orion du programme Artemis de la NASA et qui lui permettrait aussi d’aller jusqu’à la Lune, sans oublier bien sûr un deuxième étage propulsif l’accompagnant jusqu’au bout dans ce type de mission (ou un « Space Train » qui resterait en orbite et qui serait susceptible d’être réalimenté en ergols en orbite de parking comme cela a été évoqué lors de la présentation à l’IAC).

Parallèlement les Européens travaillent avec Prometheus à un moteur réutilisable que l’on espère pour 2025 (il doit être près de 10 fois moins cher que les moteurs actuels…ce qui en dit long sur la compétitivité de ces moteurs actuels !) qui pourrait propulser le premier et le second étages, et à un lanceur réutilisable, le « IXV » (programme Themis), pour un horizon encore vague. IXV est l’acronyme pour « Intermediate eXperimental Vehicle » et ce ne sera qu’un « démonstrateur ».

On ne peut pas reprocher à l’ESA de vouloir sortir de l’ornière où elle s’est progressivement volontairement enfoncée et on ne peut que féliciter son nouveau directeur général, l’Autrichien Joseph Aschbacher, d’avoir orienté son institution vers une évolution drastique ou, comme on dit, dans « un projet de rupture » : davantage de volume utile et surtout la récupération suivie de la réutilisation des éléments. Il faut aussi rendre hommage à Daniel Neuenschwander, directeur du transport spatial à l’ESA et ancien chef du Swiss Space Office, qui défend ce projet depuis le sommet spatial de Toulouse en février 2022, projet qui était à l’étude depuis environ un an par ArianeGroup. Mais on doit aussi dire que l’ESA est contrainte de le faire car les véhicules spatiaux d’Arianespace ne sont absolument pas compétitifs et ne bénéficient que de commandes forcées par des considérations politiques, la situation étant aggravée par le fait que le faible nombre de lancements ne permet aucune économie d’échelle.

On a bien l’impression que l’ESA court désespérément après un rétablissement de sa situation mais on n’a aucune assurance qu’elle réussira. Ce n’est pas qu’une question d’argent (budget 2022 de 7,15 Milliards d’euros contre 24,4 pour celui de la NASA pour la même année). C’est aussi une question de capacité ingénieuriale. On ne répare pas en une année ni même en une décennie les conséquences de l’obstination à considérer pendant 15 ans le réutilisable comme une ineptie de cow-boy inculte (soit, plus clairement désigné, Elon Musk). SpaceX ne va pas attendre qu’on la rattrape. Ceci étant sans mentionner la Chine, la Russie et bientôt l’Inde, pays qui, à des degrés divers, ne sont pas aussi avancées que SpaceX mais qui n’en sont pas moins extrêmement déterminés à être concurrents bien réels des leaders, puisque n’étant pas du tout soumis aux mêmes contraintes de coût que les « Occidentaux ».

Ceci dit il faut encore que les états membres acceptent le projet SUSIE (qui se chiffre sans doute à peut-être quatre milliards d’euros). On verra ce qui se passera à la conférence interministérielle de l’ESA en Novembre puis au prochain sommet spatial en février 2023, à Toulouse. La simplicité et la souplesse du système de décision n’est pas ce qui caractérise l’ESA, d’où une grande partie de ses problèmes.

Illustration de titre :

SUSIE juste après avoir été larguée par le second étage de son lanceur. Vue d’artiste. Crédit ESA.

Liens :

https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=57201.0

https://www.lecho.be/entreprises/defense-aeronautique/arianegroup-devoile-un-projet-de-vehicule-spatial-reutilisable/10414570.html?openGallery=0-0

https://www.youtube.com/watch?v=__NGg_nNoMo

https://www.usinenouvelle.com/article/le-premier-vol-d-ariane-reporte-en-2023-suite-aux-difficultes-lors-des-ultimes-tests-de-mise-au-point.N2016132

https://fr.wikipedia.org/wiki/Falcon_9

https://time.news/ariane-6-the-susie-project-a-turning-point-for-europe-in-space/

https://www.youtube.com/watch?v=B1viQWRn2dg

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/acces-espace-ariane-6-grand-entretien-daniel-neuenschwander-directeur-transport-spatial-esa-100756/

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Index L’appel de Mars 22 09 30

L’impacteur DART est à l’approche ; il va frapper l’astéroïde Didymos mardi prochain

Dans trois jours la sonde DART* de la NASA va planter sa flèche dans le satellite Dimorphos de l’astéroïde Didymos. La mission du même nom est la première expérience visant à dévier un astéroïde. C’est une technique qu’il faut mettre au point dans la perspective où un objet comparable pourrait menacer sérieusement la Terre. C’est donc une entreprise pour laquelle l’humanité entière devrait être reconnaissante à la NASA puisqu’elle l’a conçue et qu’elle la réalise.

*« Double Asteroid Redirection Test » ou simplement « dard » ou « fléchette » en Français.

LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids), un cubesat de 6 unités de l’Italian Space Agency, embarqué à bord de DART et qui doit filmer l’impact le 27 septembre à 01h17 en Suisse (26 septembre à 19h17 aux Etats-Unis – EDT), a été lâché et déployé avec succès dimanche 11 septembre. LICIACube porte deux caméras optiques qui prendront des photos trois minutes après l’impact. Nous disposerons des images deux jours après l’événement. Ces photos complèteront celles de DART elle-même, qui s’arrêteront évidemment avec l’impact.

La manœuvre conduisant à l’impact doit commencer 4 heures avant, lorsque la sonde passera sous le contrôle de son système de guidage automatisé, « SMART Nav ». L’approche finale sera très rapide (le choc doit absolument être violent !) : 176.000 km, trois heures avant l’impact ; 38.000 km, 90 minutes avant impact. C’est à ce moment que la trajectoire d’impact sera figée mais la lune Dimorphos ne sera visible qu’à 24.000 km (1,4 pixels). La caméra DRACO à bord de DART filmera la progression en continu jusqu’à 2 secondes avant l’impact (résolution spatiale inférieure à 20 cm).

DART a quitté la Terre le 24 Novembre 2021. J’avais traité le sujet dans mon article du 27 Novembre. J’en reprends ici certains éléments et je complète :

L’impact d’un « gros » astéroïde à la surface de la Terre est une probabilité faible mais non nulle. S’il survenait sur une zone habitée, les conséquences seraient catastrophiques et elles le seraient presque autant, par ses conséquences indirectes, dans une zone inhabitée.

C’est malgré tout quelque chose qui, avec certitude, doit arriver « un jour » si nous ne faisons pas le nécessaire pour l’éviter (et peut-être ne le pourrons-nous pas). La mission DART est un test de ce que l’on pourrait faire. La théorie selon laquelle la trajectoire du bolide peut être modifiée par un impact (« kinetic impact deflection ») va être vérifiée, quantifiée, et on pourra ajuster les divers paramètres sur lesquels on pourra jouer.

La cible de DART, l’astéroïde Didymos, est composé de deux corps (Didymos veut dire jumeau), le principal, Didymos proprement dit, d’un diamètre de 780 mètres, et le secondaire, « Dimorphos », qui en est son satellite, ou sa lune, d’un diamètre de 160 mètres et qui orbite à 1,18 km du corps principal, à la vitesse de 17 cm/s.

Didymos est un astéroïde géocroiseur, classe d’astéroïdes dont l’acronyme anglais est « NEA » (pour Near Earth Asteroid). Les astronomes estiment à environ 25.000 le nombre de NEA d’une taille supérieure à 140 mètres (on n’en a sans doute identifié que 40%). Pour mémoire, celui de Chelyabinsk qui a explosé dans la basse atmosphère terrestre en février 2013, n’avait que 18 mètres. Didymos (périhélie de 1,014 UA, aphélie de 2,275 UA) que l’on a découvert récemment (1996), est de la catégorie « Apollon », c’est-à-dire que son périhélie est inférieur à l’aphélie de la Terre (demi-grand axe > 1 UA et périhélie < 1,017 UA). Il est donc potentiellement dangereux même si la « rencontre » n’est pas prévue dans les cent prochaines années. L’avantage de cette proximité pour notre test est que Didymos n’est pas difficile d’accès. Lors de l’impact il sera seulement à 11 millions de km de la Terre (Mars est au plus proche à 56 millions de km). Sa dernière approche de la Terre a eu lieu en 2003 et la prochaine aura lieu en Octobre 2022 (le choix de fin septembre 2022 pour l’impact est donc parfait pour en observer les conséquences). Il sera difficilement accessible après 2026 et comme l’approche suivante n’aura lieu qu’en 2062, le prochain test devra se faire sur un autre astéroïde !

Le test consiste à projeter frontalement sur Dimorphos la masse (550 Kg) de la sonde DART animée d’une vitesse de 6,6 km/s (23.760 km/h, tout de même !). La collision doit ralentir la vitesse de Dimorphos sur orbite de moins de 1% (la masse de Dimorphos est de moins de 5 millions de tonnes) mais cela sera suffisant pour changer la durée de son parcours de l’orbite autour du corps principal de plusieurs minutes (la distance de l’orbite de Dimorphos à celle de Didymos sera réduite). Cette durée (« période orbitale ») est actuellement de 11h55 et 20 secondes.

L’intérêt du choix de Dimorphos pour le test est évidemment qu’étant captif de Didymos, la trajectoire de l’ensemble ne sera pas modifiée (ce qui veut dire qu’on ne risque pas de le « recevoir sur la tête » du fait de l’expérience).

L’approche de Didymos sera vue par l’œil de DRACO (« Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation »), télescope à angle étroit à bord de DART. Cette observation sera faite en liaison avec la Terre où les observatoires pourront aussi suivre l’événement car Dimorphos sera en position telle qu’il éclipsera partiellement Didymos (on ne verra pas son ombre se déplacer le long de la surface de Didymos mais on constatera une atténuation de sa luminosité). Lors et après l’impact, le relai de DRACO sera pris, comme dit ci-dessus, par LICIA qui fait aussi partie du voyage (mais qui vient de prendre son autonomie). LICIA pourra donc être le témoin « sur place » (précision 2 mètres par pixel) et retransmettra à la Terre les données et les images précises montrant les conséquences de l’impact. La coopération entre DART et LICIA (donc l’ESA) se fait dans le cadre de ce qu’on appelle la « collaboration AIDA » (« Asteroid Impact and Deflection Assessment »).

Il y aura une suite car une autre sonde, Héra, sera lancée par l’ESA en Octobre 2024 pour, examiner en décembre 2026 le cratère d’impact et faire des analyses très précises (2cm/pixel).

L’inconnue majeure est la réaction de la masse heurtée (bien qu’on ait évidemment fait des hypothèses). L’astéroïde, comme beaucoup de NEA (mais il y a des variétés importantes résultat de l’évolution complexe du système solaire) a une densité très faible, 1,7 +/- 0,4 kg /m3, car il résulte d’une lente agglomération de matière sans action gravitationnelle forte. DART ne va avoir d’action sur lui qu’en raison de sa vitesse et de sa densité. Mais on ne sait pas de combien elle va s’enfoncer dans le sol et si elle ne génèrera que de la poussière ou des fragments plus gros.

DART est la première mission de défense planétaire (« Planetary Defense Mission ») de la NASA (et bien sûr de l’ESA via AIDA), la première mission visant à protéger la Terre des astéroïdes. Elle résulte d’une collaboration avec l’Agence Spatiale Italienne et John Hopkins APL (Applied Physics Laboratory). Il y a d’autres méthodes de « déflection » imaginée mais celle-ci est la plus « mature ». Alternativement on peut imaginer, par exemple, de revêtir l’astéroïde (généralement extrêmement sombre) d’un film réfléchissant sur une moitié de sa surface qui permettrait à la lumière solaire de le dévier. Faire éclater l’astéroïde (avec une bombe atomique comme dans certaines œuvres de science-fiction) ne serait pas forcément une bonne idée car de gros débris pourrait rester sur la trajectoire d’origine.

La sonde a été lancée par une fusée Falcon 9 de SpaceX (qui confirme une fois de plus ses capacités et sa fiabilité). Le satellite est alimenté en énergie par deux « ailes » de panneaux solaires. Leur particularité est d’avoir été enroulés sur eux-mêmes au moment du décollage, pour former deux rouleaux (« ROSA », pour « Roll-Out Solar Arrays »), de part et d’autre de la sonde et qu’ils se sont déroulés après mise en orbite. Mais, d’autres technologies avancées sont / vont également être testées :

« TSA » (« Transformational Solar Array »). Système de captation d’énergie également développé par APL. Les panneaux solaires « boostés » de ce système complètent un ensemble de panneaux classiques. Les nouveaux panneaux sont munis de concentrateurs de lumière et, à surface égale aux panneaux standards, ils doivent procurer 3 fois plus de puissance.

“NEXT-C” (“NASA’s Evolutionary Xenon Thruster–Commercial”) est un système de propulsion ionique utilisant l’énergie solaire, développé par le Glenn Research Center de la NASA et Aerojet Rocketdyne. Comme dans le cas de TSA, NEXT-C n’est pas le système de propulsion principal (hydrazine) mais un prototype auxiliaire.

SMART Nav (« Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation ») développée par APL permet un guidage optique autonome (qui, entre autres, permettra à DART de faire la différence entre Dydimos et Dimorphos !).

Cet impact ne sera donc qu’un petit choc sur un petit astéroïde mais un grand pas en avant pour assurer notre sécurité. Ne serait-ce que pour cela, la science astronautique nous est extrêmement précieuse.

liens:

https://www.nasa.gov/specials/pdco/index.html#dart

https://dart.jhuapl.edu/News-and-Resources/files/DART-press-kit-web-FINAL.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/65803_Didymos

https://fr.wikipedia.org/wiki/Double_Asteroid_Redirection_Test

https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart

Illustration de titre :

Vue d’artiste de DART à l’approche de Dimorphos. Vous voyez le LICIACube en bas à droite. Crédit NASA/Johns Hopkins, APL/Steve Gribben.

Illustration ci-dessous : échelle de comparaison de Didymos avec des « objets » connus. Crédit NASA/John Hopkins APL

Illustration ci-dessous : La mission DART en image. Crédit NASA/John Hopkins APL:

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Index L’appel de Mars 22 08 30

L’invariance d’échelle du vide, un retour à la réalité ?

Depuis des dizaines d’années, la matière noire et l’énergie sombre hantent l’esprit des cosmologues du monde entier. Elles constitueraient l’essentiel de l’Univers et pourtant on n’a jamais pu les observer en direct, quelle que soit l’échelle à laquelle on se place. On n’en voit que les effets supposés. Pourquoi ? Nous sommes peut-être sur une fausse piste. Peut-être faut-il à nouveau revenir au réel, c’est-à-dire à ce que l’on voit ou, pour généraliser, ne considérer comme réel que ce dont on reçoit une onde ou un rayonnement. En quelque sorte peut-être faut-il laisser tomber ce qu’on pourrait considérer comme des épicycles modernes. La théorie de l’invariance d’échelle du vide, exposée par André Maeder a, en ce sens, le mérite de proposer de remettre élégamment l’église au milieu du village.

La matière noire et l’énergie sombre sont les explications données par le consensus (« modèle standard » de la cosmologie, dit « ΛCDM »*) pour des constatations embarrassantes : le mouvement des étoiles autour du cœur des galaxies est trop rapide, comme si une énorme masse cachée les enveloppait ; la vitesse de concentration des galaxies dans leurs amas est telle que la gravité parait être sensible à une énorme masse cachée au cœur de ces amas ; l’accélération de l’expansion de l’Univers qui se manifeste depuis quelques 6 ou 7 milliards d’années, parait être causée par une force étrange qui prolonge l’impetus donné par le Big-bang à l’origine de l’expansion de l’Univers il y a 13,8 milliards d’années et qui aurait dû petit à petit s’épuiser.

*Lambda Cold Dark Matter où Lambda (« Λ ») est la constante cosmologique, associée à l’énergie sombre.

Cependant ces explications, une masse et une énergie non observables directement mais seulement identifiables par leurs effets, ne sont pas satisfaisantes car, malgré les années et l’acharnement à les identifier directement, force est de constater que l’on n’y parvient toujours pas. Cette masse et cette énergie manquantes s’avèrent beaucoup plus élusives que l’antimatière et c’est bien gênant puisqu’elles constitueraient 95,1% de l’Univers ; toute notre matière perceptible, dite « baryonique », n’en constituant que 4,9%. Ne faudrait-il pas changer nos paradigmes ?

Un astrophysicien, André Maeder, professeur émérite à l’Université de Genève, a remis en question l’approche suivie depuis les années 1933 (Fritz Zwicky) et 1998 (Riess et al.), en expliquant ces phénomènes observés, sans introduire cette masse et cette énergie jamais détectées en direct. Sa théorie repose sur ce qu’il appelle l’« invariance d’échelle du vide ». Elle est très séduisante car si elle remet bien sûr en cause le modèle standard, ΛCDM, qui a introduit ces fantômes, elle ne suppose pas pour autant de remettre en cause les équations fondamentales des grands modèles de la cosmologie, seulement de les ajuster/préciser.

La démonstration faite par André Maeder est très compliquée à comprendre par les non spécialistes car elle suppose de solides connaissances en mathématiques. Je vais essayer d’en donner quelques éléments, suffisamment pour en faire ressortir les principes logiques.

Tout d’abord il faut savoir que l’« invariance d’échelle » est un concept de mathématiques et de physique selon lequel le comportement d’un système considéré est indépendant de l’échelle à laquelle on l’observe. On la trouve par exemple dans un ensemble fractal, à l’intérieur duquel, à tous les niveaux de « focus » on voit la même figure. C’est aussi le cas des équations de Maxwell en électrodynamique qui, en l’absence de charges et de courants, montrent la même propriété d’invariance d’échelle.

Mais il est aussi admis que cette invariance a des limites aux extrêmes, par exemple si on se situe au niveau des molécules élémentaires ou à celle du système entier qu’elles constituent. André Maeder insiste d’ailleurs bien pour dire qu’aux petites échelles (à commencer par l’échelle quantique) les lois de la Physique sont, dans l’Univers, dépendantes de l’échelle considérée mais, et c’est là où sa position diverge de celle du consensus, il nous montre que ce n’est plus nécessairement vrai à grande échelle. Plus précisément, ce qu’il veut démontrer c’est qu’à partir du moment où les lois de la relativité générale sont nécessaires pour expliquer ce que l’on voit, le vide spatial a les mêmes propriétés quelle que soit l’échelle à laquelle on observe. Derrière nous, le « cas extrême », vérifié, où la dépendance est constatée, c’est, pendant quelques petits milliards d’années après le Big-Bang, la période pendant laquelle la densité de la matière dans l’Univers était importante, soit Ωm > 0,01 (Ω = 1 lors du Big-Bang), Ω étant le facteur de densité, Ωm celui de la masse. A notre époque ce sont aussi toutes les régions de l’espace qui ne sont pas vides, comme le cœur des galaxies (mais pas leur périphérie).

En se fondant sur le principe de l’invariance dans ces conditions, André Maeder établit une relation entre la constante cosmologique ΛE et le facteur d’échelle λ du cadre invariant d’échelle. Il ne fait que préciser ΛE avec ce facteur λ ; tout le reste demeure inchangé et cela rejoint l’esprit dans lequel Albert Einstein lui-même avait introduit la constante dans ses équations, puisqu’on rapporte qu’il l’avait fait pour préserver l’invariance d’échelle de l’espace vide. Il est assez surprenant de constater que dans le modèle cosmologique standard, suite du travail d’Einstein, les propriétés du vide sont certes prises en compte mais d’une manière qui interdit cette invariance d’échelle.

Autrement dit, le cadre invariant d’échelle introduit par André Maeder offre une possibilité de concilier l’existence de ΛE avec l’invariance d’échelle de l’espace vide et André Maeder corrige ainsi une dérive allant contre le principe originel.

On voit l’effet de λ dans le graphe ci-dessous. La densité de masse, Ωm a un effet très fort mais pendant très peu de temps et cet effet est largement dominé par λ par la suite. Le fait est que pour Ωm = 0,3 l’effet n’est pas encore complètement éliminé. Mais après Ωm = 0,01, λ va vers l’infini extrêmement vite.

La leçon du Professeur Maeder a apparemment du mal à passer car la quasi-totalité des cosmologues continuent à « chasser » la matière noire et l’énergie sombre. Comme souvent on s’enfonce sur une mauvaise piste et on refuse de voir qu’on s’est fourvoyé car cela représente beaucoup de travail perdu, des années de recherche gâchées. Mais tôt ou tard la réalité reprend ses droits. On l’a bien vu avec Képler et sa loi des cycles (Astronomia Nova publié en 1609). Attendons et espérons que nos scientifiques modernes soient plus rapides pour se remettre en question que les nombreux successeurs d’Hipparque et de Ptolémée.

Illustration de titre : espace profond, photo Hubble. L’étoile est proche, les galaxies disques ou formes ovales sont évidemment lointaines. Les plus rouges sont les plus lointaines (effet Doppler-Fizeau résultant de l’expansion de l’Univers).

Lectures :

An alternative to the ΛCDM model: the case of scale invariance , publié dans The Astrophysical Journal, 834:194 (16pp), le 10 janvier 2017. doi:103847/1538-4357/834/2/194: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/834/2/194

Un professeur genevois remet en question la matière noire (ATS, principale agence de presse suisse, Le Temps, 22/11/2017) : https://www.letemps.ch/sciences/un-professeur-genevois-remet-question-matiere-noire

Les Îles Kerguelen, un « analogue » qui permet d’envisager une vie humaine continue sur Mars

Je viens de relire « L’arche des Kerguelen, voyage aux îles de la Désolation » de Jean-Paul Kauffmann (1992). Cet archipel étant sans doute le plus isolé de notre monde terrestre et « jouissant » de conditions environnementales extrêmement difficiles, je m’interrogeais en même temps sur ce que l’on pourrait en déduire pour l’installation de l’homme sur Mars.

Tout d’abord on comprend que le journaliste Jean-Paul Kauffmann, après trois ans de captivité au Liban dans des conditions très dures, ait eu besoin d’air frais et d’autant de liberté d’aller et venir que possible. Dans ce contexte, un séjour aux Kerguelen était effectivement une excellente idée, surtout pour quelqu’un comme lui qui en avait rêvé, enfant, comme ce que l’on pouvait imaginer comme le lieu parfait de l’aventure ultime.

Les Kerguelen ce sont en effet ces îles fabuleuses qui, entre 49° et 50° de latitude Sud, à 3250 km au Sud de la Réunion, 3900 km de l’Afrique et autant de l’Australie, accessibles seulement après dix jours de mer, ont ce rare privilège de l’isolement vrai, un peu comme l’Île de Pâques mais en beaucoup moins hospitalières.

Les Kerguelen ce sont les îles du vent, de la pluie ou de la neige, du froid et de la tempête. Le vent y est tellement présent et souverain qu’aucune plante ne parvient à s’élever à plus de 50 cm du sol. Les précipitations frappent souvent à l’horizontale et le temps change plusieurs fois dans la même journée, sans préavis. La température oscille entre -5°C et +5°C. Le pays est si dur qu’aucun peuplement pérenne n’y a été encore possible, les cent et quelques personnes « résidentes » n’y restant qu’au plus une année, pour mener à bien des recherches scientifiques diverses ou fournir les services annexes indispensables aux chercheurs. Les élevages commerciaux à grande échelle, ovins, saumons, cervidés, ont tous échoué, principalement pour des raisons de coût…de transport, même si les animaux importés et redevenus sauvages (en y ajoutant les lapins dont on n’a jamais fait l’élevage mais que l’on a introduits) permettent de varier la nourriture locale. Les espèces de plantes comestibles sont extrêmement rares, en fait il n’y a rien d’indigène sauf le fameux chou des Kerguelen, très amer. Quelques légumes cultivés sous serre donnent la variété et la fraicheur indispensables à une bonne santé.

En fait les Kerguelen c’est un peu Mars sur Terre.

Elles ont été découvertes le 13 février 1772, il y a donc 250 ans cette année, pour le Roi Louis XV par le Chevalier Yves-Joseph de Kerguelen qui pensait avoir trouvé un nouveau continent, l’« Australasie », équilibrant sur le globe-terrestre la masse des autres continents. Il dut déchanter lors d’un second voyage, en 1774, quand après une exploration un peu plus sérieuse, il réalisa (et malheureusement pour lui, le Roi également) que son continent n’avait que la surface d’une île un peu plus petite que la Corse et que les conditions climatiques y étaient véritablement épouvantables, à tel point qu’on pouvait à juste titre les appeler « Îles de la Désolation » comme les nomma James Cook qui y aborda en 1776.

La France semble ensuite avoir totalement oublié son « continent perdu » pour se réveiller et n’y revenir qu’au début du XXème siècle. Quelques excentriques, Raymond Rallier du Baty, les frères Henry et René Bossière tentèrent de s’y installer et échouèrent. Un Franco-Genevois, Edgar Aubert de la Rüe, fils du conservateur de la bibliothèque de Genève et de sa femme, française, ingénieur diplômé en géologie de l’ENSG (Ecole Nationale Supérieure de Géologie), y mena en plusieurs campagnes à partir de l’été 1928, des études très sérieuses dans sa spécialité. L’installation permanente ne date que de 1950, par la décision de François Mitterrand, alors ministre responsable de l’Outre-mer, de fonder « Port-au-Français » (« PAF »), lieu de vie et centre administratif des « TAAF », Terres Australes et Antarctiques Françaises. En fait l’administration centrale des TAAF demeura sous les cieux plus cléments de La Réunion, les îles Kerguelen ne bénéficiant sur place que d’une petite antenne dirigée par un chef de district (« dis-Ker »).

Depuis, les missions se succèdent, au rythme des rotations trimestrielles d’un seul bateau, le Marion Dufresne II, à partir de La Réunion. Il n’y a toujours pas de résidents permanents même s’il y a des personnes qui ayant attrapé le virus du rêve et de la déception, reviennent sur l’île pour y faire quelque(s) autre(s) séjour(s) après leur première expérience. Comme il n’y a en période d’affluence qu’un peu moins de 150 personnes (y compris aujourd’hui quelques femmes !) dans l’archipel tout entier (en hiver plutôt une quarantaine) et que les déplacements terrestres y sont très difficiles (climat mais aussi, boue, tourbières, lacs, rochers, montagnes), les manchots, les éléphants de mer, les pingouins ou les stukas, ont de beaux jours tranquilles devant eux.

La vie humaine sur Mars sera-t-elle similaire à ce qu’elle est sur ces îles, sans continuité véritable car sans établissement permanent pour quelques milliers ou au moins quelques centaines de personnes ? Vu sur un plan plus « terre à terre », les Îles Kerguelen pourraient-elles être les Îles Malouines (3000 habitants permanents) ? Mais gardons nos distances interplanétaires et voyons les différences entre Kerguelen et Mars.

Tout d’abord il faut remarquer que la durée des missions sur Mars ne pourra être inférieure à 18 mois, ce qui est nettement plus long que les séjours aux Kerguelen. Un habitat spartiate s’accepte pour quelques mois mais est beaucoup moins supportable sur plus d’une année.

Ensuite toute installation nécessitera très vite (dès la troisième mission habitée ?) l’équivalent d’un « hivernage » c’est-à-dire une jonction entre deux missions. Les personnes qui ne veulent pas rester deux « saisons » de suite sur Mars devront impérativement (contrainte synodique) repartir à n+6+18 (« n » étant la date de départ de la Terre) alors que leurs successeurs remplaçants ne pourront arriver sur Mars qu’à n+26+6. Cela veut dire que pendant 8 mois la base sera vide s’il n’y a pas de « permanence ». Cela ne semble évidemment pas souhaitable car il faudra (1) entretenir base et réseaux (réparation des impacts de micrométéorites, contrôle de la prolifération des bactéries ou des champignons dans les milieux viabilisés, continuité de la circulation d’un air respirable dans les mêmes milieux), (2) maintenir en fonction les équipements et (3) assurer la continuité des soins indispensables aux organismes vivants (bacs à spiruline ou à poissons, serres, petits animaux).

Limiter l’exposition aux radiations plaide pour une limitation du nombre des voyages interplanétaires. L’intensité et la quantité de radiations seront beaucoup plus fortes pendant le voyage que pendant le séjour puisque (1) la masse de la planète elle-même fait obstacle aux radiations provenant de « l’autre côté » (par nature, la moitié) ; (2) l’atmosphère de Mars n’est pas nulle et constitue une petite protection (l’équivalent d’une colonne de 20 cm d’eau contre une colonne de 100 cm sur Terre) et (3) bien sûr on peut vivre sur Mars aussi bien protégé que sur Terre, sous un bouclier de régolithe ou de glace d’eau. On pourra faire trois ou quatre voyages allers et retours Terre/Mars mais pas plus, sous peine d’encourir un risque de cancer trop important. Les personnes qui veulent vivre sur Mars plutôt que sur Terre auront donc intérêt à y rester.

Le coût du voyage sera aussi un obstacle pour en faire plusieurs. On ne peut imaginer dans un futur proche, même en étant très optimiste, que les voyages coûtent moins de quelques 200.000 dollars d’aujourd’hui, aller et retour (sans compter le séjour). C’est incontestablement une barrière beaucoup plus importante que de se payer une rotation au Kerguelen (17.340 euros pour un couple en 2019, sans le séjour). Une fois sur Mars on aura aussi intérêt, de ce point de vue, à y rester.

L’apport de masse et de volume aux Kerguelen, est possible quatre fois par an grâce au Marion Dufresne qui a une capacité d’emport de 4300 m3 en plus des 114 passagers, contre 1100 m3 pour un Starship y compris les passagers. Le navire est le seul lien logistique avec le monde civilisé mais on peut imaginer qu’à son défaut, un autre navire pourrait venir ravitailler les personnes restées sur l’île. Techniquement rien ne s’y oppose. Ce ne serait pas le cas pour les personnes restées sur Mars puisqu’aucune liaison n’est possible entre les fenêtres de départ de l’une ou l’autre planète. La conséquence est que, si une autonomie très faible est possible pour vivre aux Kerguelen (quelques cultures vivrières, un peu d’élevage, déjà mentionnés, et du bricolage pour réparer plomberie et électricité), il n’en est pas du tout de même sur Mars où les êtres humains devront compter sur leurs seules capacités pendant des périodes beaucoup plus longues et avec des possibilités d’importation beaucoup plus faibles. Il faudra donc sur Mars développer au plus vite un maximum d’autonomie ce qui encouragera la continuité et donc les séjours longs (pour ne pas dire « l’enracinement »).

Il y a une autre dimension que je voudrais mettre en évidence parce que je pense qu’elle devrait être aussi importante que possible sur Mars, comme condition non seulement de la pérennité de l’établissement humain mais aussi de sa permanence, et parce qu’elle manque totalement aux Kerguelen où, je pense, c’est l’un des facteurs qui empêchent cette permanence. Cette dimension c’est celle du principe de liberté d’activité et, « allant avec », celle du principe de privatisation de ces activités. Actuellement, ne montent à bord du Marion Dufresne que les scientifiques qui y sont autorisés par l’administration des TAAF parce qu’ils ont une activité évidemment scientifique à mener sur Kerguelen, et quelques employés dont la fonction est de rendre les services vitaux nécessaires à ces scientifiques (et bien sûr aussi aux administrateurs). Ces restrictions sont dues au fait que les Kerguelen sont un centre de coût et non un centre de profits économiques ; les dépenses sont fortement limitées pour cette raison. Je pense que l’administration des TAAF devrait être beaucoup plus ouverte et encourager les initiatives d’activités privées donc payantes, sources de revenus pour les résidents et pour l’état. Certes dans le passé, il y a eu de telles initiatives dans le domaine de l’élevage (mouton, saumon, cervidés, déjà cités) mais elles ont toutes échoué sauf pour les besoins locaux. Si elles ont échoué c’est parce que les marchés étaient trop éloignés, parce que les conditions de vie étaient trop dures pour les exploitants et parce qu’ils n’avaient pas les moyens techniques de les mener correctement à bien. Aujourd’hui, à l’âge de l’informatique, de l’intelligence artificielle, de l’internet, et des possibilités de transport rapide, il faudrait revoir cette position restrictive de principe et tenter à nouveau la liberté. Il est possible de congeler la viande ou les poissons (la Nouvelle Zélande vend bien sa viande en Europe). Il est possible de communiquer par les ondes à partir de n’importe où vers n’importe où. Il serait sans doute possible et rentable de construire un aéroport près de Port-aux-Français (en prenant des précautions particulières en raison du vent). C’est un peu l’œuf et la poule, l’un ou l’autre doit commencer. Certaines personnes seraient heureuses de vivre dans le désert martien tout comme dans le vent et la fraicheur des Kerguelen plutôt que de vivre dans des villes surpeuplées, polluées, trop chaudes ou trop froides du monde terrestre « civilisé » actuel, même si elles n’ont pas de tâche prévue d’avance à y accomplir, pourvu qu’elles s’assument financièrement ! Sur Mars, il faudra laisser cette liberté et cette créativité s’exprimer (sous réserve d’un contrôle de l’affectation des ressources rares comme l’air respirable, l’eau ou l’énergie) comme je l’ai développé récemment dans ce blog. Sans privatisation, la présence de l’homme restera dans les deux cas, sur Mars comme aux Kerguelen, sans imprévu car sans imagination, donc pauvre, sèche et stérile. Et si on permet les activités privées sur Mars, une personne en ayant entrepris une à son compte, aura intérêt à y rester.

Et bien sûr il faudra des couples et des naissances. Il y a trop d’hommes aux Kerguelen (tradition de la Marine ?). Pas de pérennité sans amour pour être persuadé que ce qu’il y a de plus beau c’est le regard de l’autre et que l’extérieur on s’en moque, sans le contact charnel qui fait que rien d’autre n’est plus important où que l’on soit, sans le renouvellement de la vie qui en résulte. Il faut ajouter que Mars, de par son éloignement, impose un décalage dans le temps qui rendra l’éloignement physique encore plus difficile à supporter. On peut rester un trimestre ou deux quelque part en vivant comme un moine (Kerguelen); il serait beaucoup plus difficile de le faire pendant 30 mois (Mars). Beaucoup de gens partiront donc en couple ou bien des couples se formeront sur Mars. A mon avis, l’amour, la naissance, la vie sont inhérents à l’établissement de l’homme sur Mars, pourvu bien sûr que des femmes y partent avec des hommes. Ce serait folie de ne pas favoriser cette mixité.

S’il y a des couples, il y aura des nids et ce sera l’occasion sur Mars comme cela aurait pu être le cas aux Kerguelen si des familles s’y étaient créées ou installées, de se préoccuper d’esthétique. Les baraquements de Kerguelen sont affreux sauf la bibliothèque, l’église Notre Dame des Vents (du moins elle a du caractère ; je n’aime pas la dureté du style des années 1950) et l’intérieur du bar. Je suis certain que les femmes entrainant les hommes, se soucieraient davantage de l’agrément des choses. Il serait possible de construire des habitats beaucoup plus confortables et esthétiquement satisfaisants sur Kerguelen, tout comme il sera possible d’en construire sur Mars.

Je dirais donc la même chose de Mars et des Kerguelen en ajoutant que pour Mars l’incitation à rester sera beaucoup plus forte parce que c’est juste un peu plus difficile d’y vivre et surtout d’y accéder. Le « tipping point » est juste entre les deux.

https://taaf.fr/acceder-aux-territoires/tourisme-a-bord-du-marion-dufresne/participer-a-une-rotation/

https://taaf.fr/collectivites/le-marion-dufresne/

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%8Eles_Kerguelen

https://fr.wikipedia.org/wiki/Port-aux-Fran%C3%A7ais

Ecouter : France Bleue, Sidonie Bonnec, 30 Mars 2022 : https://www.francebleu.fr/emissions/minute-papillon/les-iles-kerguelen-un-archipel-francais-perdu-au-sud-de-l-ocean-indien

Lectures :

L’arche des Kerguelen, voyage aux îles de la Désolation, par Jean-Paul Kauffmann, publié chez Flammarion en 1993.

Au vent des Kerguelen, Un séjour solitaire dans les îles de la désolation, par Christophe Houdaille, publié chez Transboréal en 1999. L’auteur a parcouru, seul, pendant 16 mois l’archipel, à bord de son voilier, “Saturnin”, ou à pied. Son aventure rend bien compte de la rudesse des conditions de vie sur ces Terres, en raison d’un climat particulièrement difficile pour l’homme.

Illustration de titre : vue de Port-aux-Français devant le Golfe du Morbihan. Il n’y a pas d’autre implantation humaine permanente aux Kerguelen. Crédit Daniel Delille.

Ci-dessous, carte des Îles Kerguelen : le point rouge localise Port aux Français (sur les eaux relativement calmes du Golfe du Morbihan).

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

Index L’appel de Mars 22 08 30

Magellan, 500 ans après, plus que jamais un modèle pour nous

C’était il y a exactement 500 ans. Le 6 septembre 1522, le dernier et plus petit des cinq vaisseaux de l’expédition de Magellan revenait à San Lucar de Barrameda, le port situé à l’embouchure du Guadalquivir, pas très loin de Séville, qu’il avait quitté 3 ans auparavant, le 20 septembre 1519, avec 250 personnes embarquées sur cinq caraques.

Magellan lui-même était mort pendant le voyage, le 27 avril 1521, sur un rivage de la petite île de Mactan, au cœur de l’archipel des Philippines, à 2km de l’île de Cebu, massacré par les indigènes. Il avait eu le temps et la joie de se prouver à lui-même et à ses compagnons, qu’il était possible d’atteindre par l’Ouest les fabuleuses Iles Moluques (aujourd’hui en Indonésie) d’où provenait la plus grande partie des épices consommées en Europe, richesse suprême à l’époque. Les difficultés rencontrées et surmontées, avaient été énormes, presqu’inhumaines. Il ne restait plus qu’à faire savoir ce haut-fait à tous ceux qui en Europe avaient douté qu’il fût possible de l’accomplir, et à remercier Carlos-1ro d’Espagne / Charles-Quint du Saint-Empire, qui l’avait soutenu, lui, humble marin portugais de petite noblesse. Il lui était profondément reconnaissant car au-delà de la rudesse de l’écorce, ce souverain austère, avait su voir de quel bois, lui le bourlingueur avisé, le soldat courageux mais aussi le marginal, il était fait. Réussite extraordinaire, à la fois extrêmement savoureuse et extrêmement amère pour Magellan, véritable couronnement pour l’ensemble de la vie d’homme hors du commun.

Pour écrire le présent article, j’ai relu un livre puissant et captivant, comme l’est le sujet, que j’avais passionnément aimé adolescent et que je recommande à tous de lire encore aujourd’hui, le Magellan de Stefan Zweig (traduction en Français par l’excellent Alzir Hella, publiée en 1938, la même année que celle de sa parution en Allemand). Je pense en effet que ce voyage est une prouesse que l’humanité entière devrait célébrer et que c’est aussi un exemple pour ce que nous-mêmes devons faire aujourd’hui, oser ce qui est à la limite du possible, oser nous embarquer pour Mars (ce « nous » étant la poignée d’individus capables, endurants et forts, intrépides, comme l’étaient à l’époque Magellan et ses équipages).

Les deux défis sont similaires sur bien des points. Partir vers l’Ouest à l’époque de Magellan en allant vers le Brésil nouvellement découvert (1500 Pedro Alvares Cabral), c’était un peu comme aller vers la Lune aujourd’hui, l’extrémité du monde connu. Mais l’Amérique fermait l’Océan d’une barrière semblait-il infranchissable. Malgré les tentatives on ne trouvait pas le “Passage” maritime qui permettrait de la traverser et que donc l’accès aux épices était impossible par ce côté-là du monde. Il restait réservé à ceux qui les premiers y étaient parvenus par l’Est, les Arabes et les Portugais.

Juan de Solis était bien descendu jusqu’au Rio de la Plata (qu’il nomma « Mar-dulce ») mais il n’avait pu vraiment explorer l’éventuelle possibilité ou impossibilité de l’utiliser pour aller jusqu’à l’autre Océan. Son séjour avait été bref et sanglant puisqu’il avait été tué, l’un de ses trois bateaux, perdu et les deux autres revenus piteusement à son port espagnol.

Il fallait donc aller encore une fois aussi loin ou peut-être encore plus loin, pour pouvoir trouver ce fabuleux Passage. Mais sans savoir sur quelle étendue d’eau nouvelle il pouvait déboucher, quelle serait la distance qui resterait à parcourir pour atteindre les Moluques, quelle durée prendrait la traversée, quels obstacles encore on pourrait rencontrer. Les Moluques c’était Mars aujourd’hui.

Il faut bien voir que pour affronter ce défi, on ne disposait que de navires poussifs, ces nefs ventrues et ces caraques qui avaient caboté le long des côtes avant, il y avait peu, de se lancer dans l’Océan. Il faut bien voir qu’il n’y avait nul moyen de « communication » et que les Européens seraient, par définition, absolument seuls de leur espèce dans cette immensité puisqu’aucun d’entre eux n’était allé au-delà du Brésil depuis Juan de Solis. Cela impliquait plus précisément qu’aucune aide technique propre à leur civilisation ne leur serait accessible.

Mais avant de partir dans la circonvolution, il avait d’abord fallu obtenir les appuis nécessaires et ce ne fut pas une mince affaire : cours au roi Manoël du Portugal, qui ne l’aimait pas et qui lui refusa son aide, fuite en Espagne, réinstallation dans ce pays et action pressante auprès des puissants. Il fallut ensuite procéder à la longue et minutieuse préparation du voyage.

Il fallait tout prévoir comme on devra le faire pour, encore une fois, partir aujourd’hui sur Mars. C’est ce à quoi s’appliqua Magellan pendant dix-sept longs mois. « Tout » c’était non seulement les vivres pour traverser les mers mais aussi les équipements pour réparer ce qui pourrait s’user ou casser. On ne pouvait compter trouver sur le chemin ce dont on aurait besoin puisqu’on ne savait rien de ce qu’on allait trouver. Sans oublier qu’il n’était pas question de se faire remarquer dans un port du Brésil où on aurait pu rencontrer des Portugais. En effet il faudrait être discret dans ce territoire puisque Magellan, rejeté par le roi Manoël avait fait ses offres de service au roi d’Espagne et qu’il était désormais un traitre en son pays, férocement concurrent de celui qui lui donnait assistance. La seule espérance c’était de l’eau douce et quelques aliments frais dans un havre « tranquille » car le plus éloigné possible.

Magellan atteignit le Brésil sans encombre, s’arrêta à Rio de Janeiro encore vide de tout européen, exactement ce havre tranquille juste évoqué plus haut. Puis il descendit le long de la côte jusqu’à la Mar dulce, devenue Rio de Solis et qui deviendra Rio de la Plata.  Son espoir était que celui-ci fut bien le Passage. C’est ce que son cartographe et un temps associé, Rui Faleiro, lui avait certifié, là-bas en Europe. Mais il fallut bien se rendre à l’évidence, ce n’était pas le cas, Faleiro avait affabulé à partir d’informations déjà inexactes. Le Rio de Solis se terminait clairement par l’embouchure de deux fleuves dans son extrémité occidentale. Il fallut repartir malgré la grogne de l’équipage, y compris celle des officiers, et continuer toujours davantage vers le Sud, dans un paysage de plus en plus austère et un climat de plus en plus froid.

C’est à partir du Rio de la Plata que se révèle dans son entier, le caractère de Magellan. Il aurait pu rentrer puisqu’il n’avait pas trouvé son passage et qu’en allant plus loin il pénétrait en terra incognita. Mais il persévéra, envers et contre tous, et sachant qu’il était exposé à des dangers beaucoup plus grands que ceux qu’avait affrontés Christophe Colomb : longueur de la mission, éloignement de sa base, baisse du niveau des vivres, climat (car on entrait dans l’hiver austral).

Mais il continua et, de proche en proche, dans le froid de l’hiver, il finit par le trouver son passage, notre « Détroit de Magellan ». L’eau est noire, le paysage austère, les sommets couverts de neige, le vent hurle, les bois du navire gémissent. Et il y entre et il passe et il traverse le continent et retrouve par-delà le Cap Désiré, le bien-nommé, un nouvel océan, le mal-nommé Pacifique, que Nunez de Balboa venait de découvrir en 1513, en traversant beaucoup plus haut mais à pied, l’isthme de Panama.

Il y a donc bien un Passage et Magellan pourrait s’en contenter, mais son but est d’aller jusqu’aux Moluques, notre Mars. Et il peut le faire puisque contrairement à Balboa il dispose d’une flotte (même si un de ses cinq vaisseaux, dirigé par un capitaine moins courageux que lui, lui a faussé compagnie à l’occasion). Et alors que ses marins sont épuisés, qu’il a déjà essuyé une révolte de ses capitaines, que ses vivres sont probablement insuffisants face à l’immensité qu’il ne peut évaluer car il n’a aucune carte, mais qu’il pressent, il se lance malgré tout sans hésiter dans la nouvelle phase de son aventure.

Trois mois, il lui faudra trois mois (28 novembre 1520, 06 mars 1521) pour revoir une terre, la petite île des voleurs (« Ladrones », aujourd’hui Guam) où il put se procurer de l’eau et des vivres. Et ensuite, il suivra un chemin de gloire, d’escale en escale jusqu’à Cebu où enfin il se pose. Il a vaincu l’Océan mais surtout il a vaincu la démesure et il a vaincu l’angoisse.

Magellan a réussi. Il a été confronté à toutes sortes d’imprévus. Il y a fait face et il les a surmontés, sauf bien sûr le dernier, celui de l’hostilité des indigènes de Mactan. Les valeureux astronautes qui le suivront au-delà de la Lune, guidés comme lui par les étoiles, seront dans des conditions évidemment différentes mais ils seront aussi exposés à l’incertitude et au danger.

Ce qui compte dans ces circonstances, comme nous l’a montré Magellan, c’est individuellement, vis à vis de soi-même, la volonté, la capacité à penser aux moindres détails sans oublier l’objectif, la ténacité, le sang-froid. Et dans le présent, comme à l’époque ce qui compte vis-à-vis des autres, c’est l’indifférence au « qu’en dira-t-on », à tous ceux qui pensent que le projet grandiose qu’on veut parvenir à concrétiser est inutile, grotesque, nuisible même aux autres intérêts vitaux en compétition.

Aurons-nous un Magellan pour aller sur Mars ? Un tel caractère est très rare, l’histoire nous l’a montré. Bien sûr la situation n’est pas totalement similaire aujourd’hui puisque l’amiral n’a pas besoin de partir avec ses marins ou, qu’autrement dit, Elon Musk n’a pas besoin de monter à bord de son premier Starship. J’imagine qu’il ne le fera pas avant de prendre sa retraite, ce qui sera sans doute bien après que cette première caraque soit partie pour Mars. En attendant il continuera à diriger son entreprise car son projet n’est pas seulement de montrer qu’on peut traverser l’Océan de l’espace mais bel et bien d’installer l’homme sur Mars. Mais pour reprendre l’analogie, il est certain que pour aller contre les modes et les tendances, pour bousculer les états et les agences, il faut être très fort mentalement et disposer de moyens financiers importants. Elon Musk a cette force parce qu’« il se moque du monde » et que, comme Magellan, il a prouvé sa valeur de capitaine.

Donc, espérons et, si vous en avez l’occasion en séjournant dans l’hémisphère australe, cherchez à identifier du regard ces très légers « nuages » d’étoiles indiscernables qui aujourd’hui portent le nom de Magellan. Ils sont froids et distants comme lui-même l’était ou comme les Moluques l’étaient pour lui par leur éloignement et leur mystère mais ils restent à tout jamais porteurs de son souvenir et une invitation éternelle au Voyage!

NB : Je profite de cet article pour rendre hommage à mon grand-oncle Pierre Godefroy, grand amateur de beaux livres, de musique classique et de tapis d’Orient. J’ai hérité de lui ce livre sur Magellan ainsi que bien d’autres dont une édition XIXème siècle du journal d’Antonio Pigafetta chroniqueur du voyage. Cet oncle était également grand admirateur de son contemporain Jules Verne dont il avait accumulé tous les « Voyages extraordinaires », édités par Pierre-Jules Hetzel et illustré par Edouard Riou. Je m’en délectais quand je séjournais chez lui. Pour moi, jeune adolescent, il n’y avait rien de plus magique que de plonger dans un de ces/ses livres aux reliures précieuses, enveloppé d’une symphonie de Beethoven ou d’une cantate de Vivaldi. Ce furent mes premiers voyages.

NB: Je fête aujourd’hui les 7 ans de mon blog…et les quelques 380 articles qu’il contient. N’hésitez pas à en feuilleter les pages en cliquant sur l’index ci-dessous:

Index L’appel de Mars 22 07 16

Avec le programme Artemis, Les Américains s’apprêtent à revenir physiquement sur la Lune ! Quel en est l’intérêt ?

Dernière nouvelle (29/08/22 à 14:38): le lancement du SLS a été annulé pour aujourd’hui car les ingénieurs ne sont pas parvenus à refroidir suffisamment l’un des quatre moteurs du lanceur. Ce refroidissement est indispensable pour que les moteurs puissent supporter l’arrivée des gaz ultrafroids (hydrogène et oxygène) qu’ils utilisent. La prochaine tentative aura lieu le 3 septembre entre 20h17 et 22h17 (heure suisse).

Si tout se passe bien, la fusée géante « SLS » (« Space Launch System ») de la NASA devrait faire son premier voyage dans l’espace ce lundi 29 août*. Ce sera la première mission du programme Artemis qui comprend outre le lanceur, son second étage et sa capsule Orion, une station spatiale lunaire, le « Lunar Gateway » et un camp de base, au sol de la Lune. Pour joindre ces deux derniers en navette, un transport doit être assuré par SpaceX avec une version spécifique de son Starship.

*lancement de Cap Canaveral prévu à 14h38 (heure Suisse). Vous pourrez suivre ce lancement en regardant la chaîne YouTube de la NASA : https://www.nasa.gov/press-release/nasa-sets-launch-coverage-for-artemis-mega-moon-rocket-spacecraft

Mais ce vol, « Artemis I », n’est qu’un vol préparatoire. Il doit tester la capacité de lancement du SLS construit par « ULA » (« United Launch Alliance », groupe d’industriels américains dirigés par Boeing) et la capacité de retour sur Terre d’une distance au moins aussi éloignée que celle de la Lune, de la capsule Orion. Cette dernière n’a déjà été testée qu’une seule fois, en 2014, et dans des conditions « plus douces » puisqu’en orbite basse terrestre (deux orbites, rentrée à 8,9 km/s). La mission Artemis I doit, elle, durer 26 à 42 jours, le temps de décrire les orbites prévues et de vérifier que tout fonctionne avant le retour au sol. Le problème majeur est, au-delà du bon fonctionnement du second étage qui fait peu de doute (voir plus bas), la résistance à l’agression thermique de l’atmosphère sur Orion qui sera beaucoup plus forte qu’au retour de l’ISS. Pour mieux simuler les conséquences d’une rentrée sur Terre à une vitesse au moins aussi grande que celle d’un retour de la Lune, Orion sera envoyé sur une orbite qui l’entrainera à 450.000 km de la Terre (Lune 385.000 km). Sa vitesse au retour dans l’atmosphère terrestre sera de plus de 39.600 km/h (11 km/s) et la chaleur sur sa coque de 2.760°C. Ce n’est pas rien ! Il y aura par ailleurs trois passagers fictifs à bord, dont deux féminins, bourrés de capteurs pour enregistrer les effets des accélérations/décélérations et aussi des radiations. La très bonne idée est d’avoir pour les deux “femmes”, un mannequin portant un gilet-antiradiations et l’autre non. A noter que le gilet anti-radiations est l’Astrorad de la société israélienne Stemrad que je suis particulièrement fier d’avoir identifiée dès Novembre 2016 (voir mon article de blog).

Illustration ci-dessus: architecture de la mission Artemis I, crédit NASA.

Le premier vol avec de vrais astronautes à bord, « Artemis II », est prévu pour 2024. Ce sera un vol autour de la Lune, toujours en capsule Orion. Le « premier second pas » sur la Lune (Artemis III) est lui prévu pour 2025. En 2020, la date cible pour ce n°3 était 2024 avec un relai en orbite lunaire, le Gateway, à partir duquel une version lunaire du Starship devait descendre sur la Lune. Le dispositif, très lourd (et pas forcément nécessaire) est loin d’être prêt et l’on peut douter qu’il le soit dans les délais. Si tel était le cas, Artemis III aurait quand même lieu dans des conditions similaires à celles d’Apollo XI le 20 juillet 69, avec un module restant en orbite avec deux personnes (Orion) et un module descendant au sol avec deux autres personnes (voir l’architecture du vol dans l’illustration de titre).

Ces 3 premiers vols Artemis seront portés par un second étage provisoire ou « intérimaire » comme disent les Américains, nommé « ICPS » (« Interim Cryogenic Propulsion Stage »). Ce n’est qu’après les trois premières missions Artemis que l’on disposera d’un second étage « définitif », l’« EUS » (« Exploration Upper Stage ») également construit par ULA. L’ICPS n’est pas un « perdreau de l’année » et c’est pour cela qu’on peut être tranquille sur son fonctionnement. Il s’agit en effet de la version modifiée d’un second étage plus connu, le DCSS (Delta Cryogenic Second Stage), qui a volé 24 fois depuis 2004 sur des missions portées par le lanceur Delta IV (avec 100% de réussites).

Nous ne sommes donc pas encore au vrai « retour sur la Lune » mais au « retour vers la Lune ». Ce qui va se passer en août/septembre 2022, pendant la durée de la mission Artemis I, est néanmoins très important parce que cela signifiera que (1) les Américains concrétisent leur envie de reprise des vols habitées au-delà de « LEO », l’orbite basse terrestre (là où évolue la Station Spatiale Internationale qui vit ses dernières années), dans ce que l’on appelle « l’espace profond » ; (2) que leur lanceur « SLS » fonctionne, ce qui n’est pas toujours pas évident aujourd’hui. Je rappellerais seulement qu’ils (plus précisément l’ULA) y travaillent depuis 2005 (la première version du projet SLS s’appelait ARES), ce qui est particulièrement laborieux, et qu’il n’y a eu aucun essai en vol. Pendant le même temps SpaceX a énormément développé la technologie aéronautique notamment la récupération de ses lanceurs « Falcon » devenus de ce fait réutilisables (ce qui ne sera pas le cas du SLS) en procédant selon une méthode très différente (multiplication des essais avec la philosophie « trial and error »).

La concrétisation de l’intention n’est donc pas assurée. Mais quel en est l’intérêt ?

L’esprit de l’époque aidant, la NASA met en évidence que le « premier second pied » sera celui d’une femme et qu’elle sera noire. Si ce n’était que cela, on pourrait au choix en rire ou en pleurer. Mais comme je l’évoquais plus haut, il y a plus. Il y a la reprise du rêve américain de « frontière », d’exploration et d’aventure. Je m’en réjouis tout en craignant qu’encore une fois la Lune ne face écran à Mars. Je m’explique :

D’abord il s’agit de faire mieux que les ronds dans l’eau qu’étaient les allers-retours « vers » et « de » l’ISS.  Dès le début les investissements dans cet ISS ont paru surdimensionnés par rapport aux bénéfices scientifiques qu’on pouvait en tirer. Il y a des années qu’on cherche presque désespérément à occuper les astronautes à des expériences intelligentes à bord de ce « machin » qui à l’origine avait surtout un sens politique : la coopération avec les Russes (et marginalement les Européens). On finit par trouver quelques expériences utiles mais on aurait aussi bien trouvé et davantage, si on avait institué une routine de voyages sur la Lune qui, au moins, aurait permis d’en continuer l’exploration.

Avec le programme Artemis on va évidemment apprendre beaucoup plus de la Lune que ce que l’on en sait aujourd’hui. Cet astre qui a très peu changé depuis qu’il a été formé à l’aube de notre propre histoire, n’a en effet pas tout dit de l’environnement dans lequel nous sommes nés, notamment de l’arrivée de l’eau dans une région du système solaire de laquelle le jeune Soleil aurait dû en chasser (presque) toute molécule. L’eau très ancienne que l’on trouvera dans les cratères perpétuellement à l’ombre du pôle Sud de la Lune (et très difficilement accessible) nous donnera des renseignements très intéressants à ce sujet. On peut aussi apprendre des vagues destructrices d’astéroïdes qui ont à plusieurs reprises changé le cours de notre histoire et conduit jusqu’à l’homme. Les astéroïdes se fragmentent souvent avant l’impact sous l’effet des forces gravitationnelles et l’on pourrait peut-être trouver des témoins de certains qui ont été importants pour nous mais dont les traces ont été effacés sur Terre par l’érosion de l’eau ou par la tectonique des plaques. On pourra examiner avec plus d’attention qu’au cours des quelques furtives missions Apollo la face exposée à la Terre et surtout la face cachée beaucoup plus cratérisée et qui nous a servi de bouclier.

Ensuite, la Lune est notre « premier pied dehors ». Nous pourrons tester certains des équipements que nous utiliserons ensuite pour Mars, les générateurs d’énergies, les scaphandres, le recyclage de l’oxygène ou de l’eau, l’utilisation des engins de travaux publics dans un milieux de gravité réduite et où la poussière est extrêmement agressive du fait que les particules n’ont pas été agglomérées par l’eau et qu’elles n’ont pas non plus été émoussées par l’érosion. Nous pourrons aussi tester le Starship puisque c’est une version de ce merveilleux vaisseau qui sera (en principe) utilisée pour aller du Gateway à la Lune. Nous nous exercerons à le faire atterrir sur un support brut (ce ne sera pas une plate-forme toute lisse, de densité soigneusement égalisée). Nous nous entrainerons aussi à décharger des masses non négligeables depuis une hauteur de 30 mètres (hauteur du plancher bas du sas du Starship, au-dessus des moteurs et des réservoirs). Nous apprendrons encore à vivre et surtout travailler avec la lumière sans ombre du Soleil (pas d’atmosphère) et surtout malgré les radiations (pas d’atmosphère !). Nous verrons comment constituer rapidement des abris en les creusant dans le sol ou en accumulant le régolithe au-dessus de constructions imprimées en 3D ; et bien sûr comment cultiver dans des serres les produits frais indispensables à une vie saine…quoique, il sera sans doute plus facile de les apporter de la Terre puisqu’on n’y vivra que de courts séjours (30 jours maximum au début) et que la Terre sera facilement accessible.

Car la Lune n’est pas vraiment Mars. Cette dernière ne peut être rejointe depuis la Terre que tous les 26 mois (rapport changeant entre la position de ces planètes autour du Soleil) alors que l’on pourra apporter des vivres tous les mois sur la Lune et aller y chercher les malades et les blessés en cas de besoin. Sur Mars les cultures sous serre seront indispensables, une présence médicale lourde également. Sur Mars on devra vivre avec un vrai décalage temporaire avec la Terre. Sur la Lune ce décalage sera très léger et à peu près constant.

Mars présente donc des inconvénients mais aussi des avantages : jours de 24h39 contre 14 jours (la moitié de 28 !), atmosphère qui limite les impacts de micrométéorites, présence de glace d’eau relativement accessible, possibilité de produire sur place les ergols nécessaires au retour des fusées sur Terre (ce qui réduit considérablement les masses à y apporter), diversité minérale beaucoup plus grande que sur Terre puisqu’il y a eu travail de l’eau, volcanisme beaucoup plus actif et brassage des poussières sur une très longue période ce qui a diffusé la minéralisation un peu partout en surface.

La différence c’est aussi que Mars est une vraie planète, avec une histoire géologique beaucoup plus riche et qu’elle peut nous apprendre beaucoup plus sur le processus d’évolution des matières organiques vers la vie, que la Lune qui est pratiquement morte depuis toujours.

Mars est plus difficile à atteindre et plus exigeante au point de vue de la « solidité » des technologies qui devront être employées pour y vivre mais Mars est beaucoup plus intéressante. En commençant par la Lune on risque de se focaliser sur la Lune et d’y rester « collés ». C’est un peu ce qui se dessinait déjà sous la présidence de Georges W Bush, quand le programme (évidemment inachevé du fait de l’arrivée de Barrack Obama) était « The Moon and Beyond », le « beyond » voulant dire, in petto, « Mars ». Très vite, dès le début de la présidence, on ne parlait plus que de la Lune alors que Michael Griffin l’Administrateur de la NASA alors en poste avait été un des membres fondateurs de la Mars Society US. Le lobby lunaire est puissant et la routine s’installe très vite dans les grosses maisons ! Ce fut la même chose avec l’ISS qui devait être un instrument pour se préparer à vivre dans l’espace et qui devint très vite une fin en soi dont on ne savait trop que faire (combien de vidéo montrant des astronautes jouant avec des boules d’eau, ou regardant la Terre en rêvant par la coupole d’observation !). Je crains donc que le passage par la Lune maintenant programmé, occulte vite et pour longtemps l’objectif Mars, même si la suite d’Artemis, « Moon to Mars » existe déjà dans la tête des « Martiens…quoi qu’on en dise.

Illustration de titre : le SLS surmonté d’Orion de la mission Artemis I sur sa plateforme de lancement. Photo NASA

Illustration ci-dessous: architecture de la mission Artemis III (2025). Crédit NASA.

Liens :

https://actu.orange.fr/monde/a-houston-la-nasa-en-ordre-de-marche-pour-retourner-sur-la-lune-CNT000001RjJUx/photos/une-replique-de-la-capsule-orion-de-la-nasa-servant-a-l-entrainement-des-astronautes-le-3-aout-2022-au-centre-spatial-johnson-de-houston-au-texas-58a2cd488a077dda73e62ce6f8b0e493.html

https://www.ulalaunch.com/interim-cryogenic-propulsion-stage-(icps)

https://www.ulalaunch.com/

https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/artemis_plan-20200921.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Artemis_3

Pour comprendre la complexité des contraintes qui s’imposent pour la date, mois, jour et heure du lancement vers la Lune (“fenêtre de lancement”), je vous invite à regarder cette passionnante vidéo de la NASA: https://www.youtube.com/watch?v=ic8CqTDzn3A

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Index L’appel de Mars 22 08 17

De la pertinence du chiffrage d’un projet comme celui de l’établissement de l’homme sur Mars

Certains parmi mes lecteurs* aimeraient que je chiffre le coût du projet de l’installation de l’homme sur Mars. J’ai bien sûr quelques idées sur le sujet mais je voudrais dire qu’à mon avis, il n’est pas pertinent de procéder aujourd’hui à ce chiffrage. Trop dépend de l’avancement satisfaisant de technologies qui sont actuellement encore en développement.

*je pense en particulier à Pierre Baland qui a abordé ce sujet plusieurs fois.

Il y a plusieurs clefs à considérer.

La première et la plus importante est la finalisation du Starship. C’est en effet le seul véhicule qui permettrait les missions habitées en raison de sa capacité d’emport en masse (100 tonnes) et en volume viabilisable (1100 m3). Nous savons maintenant que le vaisseau lui-même peut voler (test « SN15 ») mais son lanceur (premier étage), le « SuperHeavy », n’a pas encore été testé en vol (le 9 août un “essai statique” à eu lieu, et a réussi, mais avec un seul moteur). Il faudra ensuite faire l’expérience du remplissage des réservoirs en ergols en orbite terrestre. Et nous ne savons toujours pas quand la protection thermique du vaisseau sera suffisamment efficace pour affronter son retour dans l’atmosphère terrestre. On peut avancer que la récupération du lanceur se fera parce qu’elle a été testée pour les Falcons 9 et Heavy mais nous ne savons pas comment se comporteront les 29 ou 31 ou 33 moteurs raptor du SuperHeavy fonctionnant ensemble. Pierre-André Haldi, expert en sécurité énergétique, longtemps professeur à l’EPFL, estime que les risques résultant de la défaillance d’un ou plusieurs moteurs sur la totalité sont élevés.

La deuxième clef est le fonctionnement du système de support vie. Il s’agit de respirer, de se nourrir, de contrôler son environnement microbien et de parer aux problèmes médicaux divers pendant 30 mois (deux fois six mois de voyage autour d’un séjour de 18 mois). Le défi n’est pas impossible à relever. On peut disposer de nourriture embarquée, encore consommable, sur cette durée. On pourra procéder à quelques cultures de produits-frais aussi bien pendant le vol que dans une serre expérimentale sur le sol de Mars. On pourra aussi consommer des algues vertes (spirulines) qui en même temps produiront de l’oxygène, procéder à des cultures de diverses matières organiques (viande) ou à l’élevage de petits animaux (crevettes, poissons). Le contrôle bactérien de l’environnement viabilisé sera difficile mais pas impossible si on le suit de très près et qu’on emporte avec soi, des produits anti-bactériens permettant de le réguler en cas de « dérapage ».

La troisième clef est la mise au point d’un système de gravité artificielle par force centrifuge. Il est évident qu’arriver à destination (Mars) après six mois en apesanteur peut poser problème ne serait-ce que pour les premières actions nécessaires à la survie. Il y a des tests à faire à proximité de la Terre, des adaptations à apporter au Starship pour faciliter la mise en rotation. Des concepts existent ; il faut les tester. A défaut on pourra utiliser des exosquelettes à l’arrivée sur Mars mais ce serait un pis-aller, non totalement satisfaisant (vertiges à craindre en raison d’une mauvaise irrigation du cerveau pendant les premiers heures/jours).

La quatrième clef est le transport et le bon fonctionnement sur Mars d’un « mix » de générateurs d’énergie. Ce sera bien sûr essentiellement un réacteur à fission nucléaire et il y a plusieurs candidats à considérer. Megapower pour l’énergie de base, Kilopower pour l’adaptabilité aux besoins spécifiques nécessitant peu de puissance, Kaleidos pour les besoins de puissance intermédiaire. Des panneaux solaires seront aussi embarqués, pour simple diversification et parce que ce serait trop dommage de ne pas profiter du rayonnement solaire même s’il est insuffisant. Il n’y a pas de doute que les réacteurs fonctionneront (sans doute le Megapower sera trop massif pour un premier vol, on le remplacera par un Kaleidos) et que les panneaux solaires pourront recueillir l’énergie « naturelle ». Mais le problème sera plus le fonctionnement du système (tuyauterie et fluide caloporteurs, réseau de fils électriques, radiateurs et sources froides dans une atmosphère ténue) et surtout la fiabilité/sécurité qui impliquera, dès le début, la redondance.

La cinquième clef est la production et le stockage d’ergols sur le sol de Mars. On sait comment l’obtenir (expérience MOXIE sur Mars, pour l’oxygène ; électrolyse de l’eau de la glace extraite du sol martien pour l’hydrogène – et bien sûr aussi l’oxygène ; test de faisabilité, sur Terre, de la réaction de Sabatier menée dans les années 1990 par Robert Zubrin, pour le méthane). Mais une chose est de maîtriser la réaction chimique, une autre est de la pratiquer en environnement réel (c’est déjà le cas pour MOXIE mais pas pour l’électrolyse ou la réaction de Sabatier) et de produire les quantités correspondant aux besoins. Il faudra densifier le gaz carbonique par des compresseurs, changer ou nettoyer les filtres lorsque la poussière les aura rendus inutilisables, éventuellement renouveler les catalyseurs de ruthénium, stocker le gaz dans des réservoirs (flexibles, isolant thermique, vannes). Il faudra aussi trouver un gisement de glace d’eau, en extraire la glace, la transporter à la base, éviter sa sublimation. Il faudra bien sûr prévoir et organiser le stockage de l’hydrogène, élément volatil s’il en est. Alternativement on peut prévoir d’apporter son hydrogène sur Mars mais on connait les risques de fuite et la masse ne serait pas négligeable (non impossible mais encombrant !).

La sixième clef est le choix des hommes (techniciens divers et médecins), les préparer pour la mission et bien sûr les rémunérer en fonction de leur qualification, des risques qu’ils accepteront de prendre et du temps, long, pendant lequel ils seront en formation puis en mission.

Ce n’est que sur la base de la première mission habitée et de ses résultats, notamment médicaux, qu’on pourra envisager la suite. C’est pour cela que l’on ne peut évoquer que très vaguement aujourd’hui le coût de la première mission habitée et a fortiori celui de l’installation de l’homme sur Mars. Cela ne veut pas dire que l’on ne peut pas avoir une idée assez précise de certains éléments nécessaires à la première mission puis nécessaires à la suite si médicalement il se vérifie que la qualité de vie sur Mars a été acceptable (séjour long en gravité 0,38g). Mais le point d’interrogation de la navigabilité du Starship est tel que ces calculs de détails apparaissent aujourd’hui futiles et surtout prématurés.

En fait il faut avancer progressivement, pas à pas, comme d’ailleurs le fait Elon Musk. La valorisation des actions de ses sociétés SpaceX et Tesla (et leurs nombres) qui résulte de ses très nombreux lancements de Falcon 9 pour divers clients dont, en premier lieu, la NASA, ainsi que des ventes de ses véhicules à moteur électrique Tesla partout dans le monde, lui ont permis de « mettre de côté » suffisamment d’argent pour le développement de son projet martien, via son Starship qui reste la clef la plus importante. Ce qui le freine actuellement, ce n’est pas du tout le manque d’argent, c’est la finalisation des mises au point technologiques et les tracasseries de l’administration. Je veux parler de celles de la FAA (« Federal Aviation Administration » des Etats-Unis) qui comme toute « bonne » administration vis-à-vis d’un « privé » qui a réussi, cherche à montrer son importance en ne ratant pas une occasion de lui jeter toutes sortes de bâton dans les roues. Cela est d’autant moins négligeable que nous vivons une époque « écologique » avec, aux Etats-Unis surtout, des lobbys anti-progrès extrêmement puissants.

Les grands projets ont toujours avancé comme cela. On fait des prévisions de dépenses bien sûr mais elles ne peuvent être qu’indicatives et bornées par un horizon très court car on ne sait jamais vraiment ce qui va arriver, comment les choses vont se passer. C’était vrai pour le Canal de Panama ou le Canal de Suez. C’était vrai pour le Tunnel sous la Manche (que je connais un peu car c’est ma banque qui était chef de file du projet). Ces différents projets ont éventuellement abouti mais pour des montants sensiblement différents de ceux qu’on avait envisagés, malgré des raisonnements (et des calculs!) préalables très sérieux et très précis. C’est vrai aussi pour le Starship, sans même pour le moment considérer le projet martien qui ne pourra être envisager dans ses détails, qu’après, c’est-à-dire après les tests et après les premiers vols sur la Lune. On ne parle pas ici d’une cimenterie ou d’une raffinerie de pétrole mais de quelque chose de beaucoup plus complexe et de plus incertain. Celui qui chiffrerait l’aventure martienne aujourd’hui ne pourrait donner qu’une opinion fondée sur une espérance ou des hypothèses qui peuvent très bien ne pas se vérifier ou se réaliser comme prévu. Disons simplement que les technologies nécessaires sont presque au point et qu’on y verra beaucoup plus clair après la démonstration de capacité opérationnelle du Starship.

Illustration de titre : lancement d’un vaisseau spatial Starship monté sur son lanceur SuperHeavy (futur proche, du moins je l’espère). Crédit SpaceX

Illustration ci-dessous : le bouquet de moteurs raptors devant assurer la propulsion du lanceur SuperHeavy (configuration 29 moteurs). La tour de service est bien visible sur la gauche. Crédit SpaceX.

lien: https://www.space.com/spacex-starship-super-heavy-first-static-fire

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Index L’appel de Mars 22 08 17

Pourquoi la rentabilisation d’une colonie sur Mars serait possible

Les opposants à la création d’une colonie humaine sur Mars utilisent souvent l’argument du coût d’une telle installation. Il est vrai que « quelques dizaines* de milliards » ce n’est pas rien. Mais je pense que si cette colonisation est bien conçue, elle pourrait être une source d’enrichissement plutôt que d’appauvrissement, en clair, un véritable « investissement » plutôt qu’une dépense « à fonds perdus ».

*NB : je précise que de bonnes raisons me conduisent à penser qu’il ne faut pas envisager des centaines de milliards. Mais discuter de l’estimation n’est pas ici mon propos.

On peut envisager plusieurs sources de revenus pour les personnes qui auront dépensé pour réaliser cette colonie et qui voudront légitimement non seulement rentrer dans leurs fonds mais, au-delà, réaliser un profit.

Une première source de revenus pour la société d’exploitation réunissant les investisseurs, sera le paiement du séjour sur Mars par le client : la location des habitats, véhicules et autres équipements ; la mise à disposition des divers produits nécessaires à la vie, air respirable, aliments, vêtements, soins médicaux. C’est cette source que nous avions considérée avec Richard Heidmann (fondateur de l’association Planète Mars, branche française de la Mars Society) en 2019 dans le cadre de la compétition internationale lancée par la Mars Society US. Je ne mentionne pas le voyage car le coût restera probablement longtemps élevé et si l’on peut imaginer de le réduire par économie d’échelle en fonction d’un nombre croissant de passagers, je pense que les marges sur ce service resteront faibles car pendant longtemps on dépensera pour actualiser des vaisseaux qui serviront peu compte tenu de l’étroitesse et de l’éloignement des fenêtres de tir. On peut toutefois envisager un forfait de base, couplant séjour + voyage (dégageant une marge), pour les personnes qui viendraient sur Mars avec l’idée d’en repartir à la fin du même cycle synodique.

Mais je voudrais surtout attirer l’attention sur un autre potentiel de la colonie qui peut la conduire à un moyen de rentabilisation qui ne serait plus limité à rendre service aux Terriens pour leur permettre de profiter de Mars. Il s’agirait d’offrir à des entrepreneurs un cadre de vie adéquat pour une activité fournissant une offre pouvant faire l’objet d’une demande par l’ensemble de l’humanité, que les personnes formulant cette demande soient ou non intéressées par la vie sur Mars.

Je veux dire que pour que la colonie martienne devienne une communauté humaine comme une autre, appelée comme une autre à accéder à la prospérité via une activité sur un marché mondial (tout en veillant à maintenir une autonomie correspondant aux nécessités de sécurité qui s’imposeront à elle), il faut qu’elle accueille ou suscite des entreprises qui travaillent sur Mars comme elles travailleraient sur Terre tout en prenant compte évidemment des spécificités résultant de l’éloignement de la localisation martienne.

Une telle activité ne peut être qu’immatérielle ou du moins sans nécessité de transport car il n’est pas question de dépendre d’une capacité d’emport interplanétaire limitée en volume et en masse tous les 26 mois (et bien sûr coûteuse). Cela implique qu’elle repose sur l’informatique et puisse fonctionner à distance, via un réseau de télécommunications interplanétaires. Cela n’exclut pas qu’on puisse envisager une production par impression 3D localisée au plus près de chaque foyer de consommation.

Pour prendre deux exemples pratiques, Jeff Bezos aussi bien qu’Elon Musk pourraient vivre et travailler sur Mars. Jeff Bezos puisque, comme il peut diriger à partir des Etats-Unis, une entreprise qui effectue des livraisons en Australie ou ailleurs à partir de fournitures locales ou étrangères, pourrait aussi bien le faire de « plus loin ». Elon Musk parce que les voitures Tesla aussi bien que les fusées Falcons ou les Starships pourraient être produits aussi bien sur Mars que sur Terre.

Le seul problème et il n’est pas vraiment négligeable est celui du décalage de temps. En effet on peut être tout à fait présent via un écran ; l’expérience au cours de ces dernières années l’a bien montré, la participation en « distanciel » fonctionne. On peut voir et discuter avec un ou plusieurs interlocuteurs tout à fait valablement avec cette méthode, travailler vraiment. Mais peut-on attendre jusqu’à près d’une heure pour avoir réponse à une question posée qui sur Terre serait donnée en seulement quelques minutes ?

Mon avis : au 19ème et au début du 20ème siècle, les entreprises fonctionnaient avec le courrier papier ou le télégraphe. Je me souviens bien de l’époque où à l’intérieur de ma banque dans les années septante, nous communiquions par « télex », ces bandes perforées qu’il fallait transcrire en langage courant, quand on avait besoin d’une réponse rapide d’Iran, de Thaïlande ou des Etats-Unis. Je pense donc que si un patron a besoin d’avoir une partie de son équipe dirigeante « sous la main », beaucoup peut être fait à distance même si cette distance implique un décalage de temps (comme l’impliquait de fait le télex, et a fortiori le courrier papier). C’est une question de (bonne) organisation.

Je ne dis pas que ce décalage de temps serait un avantage pour la localisation d’une direction d’entreprise sur Mars. Ce serait évidemment un désavantage mais ce désavantage serait à mettre en balance avec les avantages : plus grande sécurité individuelle des personnes et meilleure organisation sociale en raison de la sélection très forte au départ de la Terre et du contrôle impératif pour prévenir les dangers sur Mars (dépressurisation, infections microbiennes) ou pour s’assurer à tout moment que « tout » fonctionne (télécommunications avec la Terre, stockage et accès aux banques de données copiées continument sur Mars), sans oublier l’excellente qualité de l’environnement humain (pour la même raison qu’il y aura eu sélection rigoureuse).

Par ailleurs, il faut atténuer l’aspect négatif du décalage temporel en considérant que les discussions en « présentiel » sont souvent l’occasion d’argumentations improvisées ou d’interruption par l’un ou l’autre des participants. Une réponse réfléchie et correctement argumentée peut présenter, même si elle se fait un peu attendre, un avantage certain. D’autant que le plus souvent on est conduit à traiter plusieurs sujets / problèmes à la fois et que le décalage permettrait d’entremêler plus facilement les discussions.

Enfin je ne résiste pas à me référer à une expérience familiale. Un de mes arrière-grands-pères qui vivait dans la ville royale d’Aranjuez en Espagne dans la seconde partie du XIXème siècle avait monté une entreprise qui devint prospère, avec un associé auvergnat comme lui. Il est resté célèbre chez nous parce qu’ayant atteint l’âge mûr, il alternait avec cet associé sa présence à la tête de l’entreprise. Il en profitait pour maintenir ses contacts en Auvergne ou pour résider agréablement à San Sebastian. Bien sûr il restait joignable par courrier postal ou même par télégraphe en cas de besoin. Avec la facilitation que donnent le système moderne de communications, on peut imaginer une telle délocalisation avec éloignement alterné de Mars d’une durée évidemment calquée, par la force des choses (et des lois de Kepler !), sur la durée des périodes synodiques des deux planètes. Bien sûr étant donné la nuisance des radiations pendant le voyage Mars/Terre/Mars, il vaudra mieux, quand même, ne pas faire trop d’allers-retours.

Illustration de titre : Projet de site de simulation de vie sur Mars, en Californie, par Interstellar Lab (Barbara Belvisi).

Prenons avec nous notre Feu et partons pour Mars!

Dans la Guerre du Feu de J.H. Rosny aîné, nos très lointains ancêtres s’emparent puis protègent par leur mobilité des braises qu’ils transportent dans une coque de morceaux d’écorce humides tapissée d’éclats de pierre. Ils se sauvent, non pas pour fuir c’est à dire renoncer mais bien au contraire pour temporairement survivre et, un jour, pour s’installer à nouveau et continuer à vivre, grâce au meilleur de ce que la technologie de leur époque pouvait leur offrir.

Il ne faut pas croire, malgré les centaines de milliers d’années écoulées passées en tant qu’Homo-sapiens sur cette Terre qui nous a enfantés, que nous soyons moins fragiles qu’ils l’étaient. Nous avons intérêt à en être conscients, à ne pas oublier qu’il faut rester mobiles et agir en conséquence au bon moment. Nous n’avons pas forcément le temps de nous prélasser dans les palais de Sodome et de Gomorrhe. Nous avons tous intérêt à ce qu’au moins une poignée d’entre nous, portant avec eux leur feu de vie, partent « cette nuit même ».

Les exemples de tels mouvements abondent dans les mythes et dans l’Histoire : ceux des premiers hommes de la Guerre du Feu bien sûr, mais aussi celui de Noé, de Loth et ses filles, de Moïse, des Pilgrims Father, des Mormons…

Aujourd’hui, Mars !

Oui, pour nous aussi l’heure est venue et nous devons partir, trouver un havre de paix ou au moins un abri pour préparer des jours meilleurs ; non seulement pour nous-mêmes mais aussi pour l’humanité entière. Nous voyons bien autour de nous la dégradation générale de la situation, la surpopulation, la pollution extrême, la hausse des températures, la perte accélérée de la biodiversité, les maladies qui circulent d’un bout à l’autre de la planète à une vitesse de plus en plus rapide, la haine et la violence qui se déchainent en raison des mouvements incontrôlés de population ou du saccage de l’environnement. Nous constatons aussi que malgré l’expérience, la guerre pour toutes sortes de raisons n’est pas qu’un mauvais souvenir mais qu’elle peut toujours revenir sur le devant de la scène avec des armes de plus en plus destructrices.

Certes, tout espoir de correction de cette évolution négative n’est pas à exclure par principe. Nous pouvons nous amender, retrouver un équilibre, être à nouveau heureux sur Terre ; le cœur de l’homme est souvent mauvais mais il est bon aussi. La Technologie donc notre esprit inventif opérant sur un lit de connaissances et de savoir-faire accumulés depuis maintenant plus de deux siècles, peuvent nous permettre d’éviter la catastrophe.

Mais aurons-nous le temps ? Le Titanic sur lequel nous sommes embarqués et sur la barre duquel nous faisons pression pour passer au large de l’Iceberg, va-t-il réagir à temps, l’inertie conjugués des insouciants et des incapables devant l’extrême violence de certains d’entre nous, sera-t-elle trop forte ou bien la barre va-t-elle casser ?

J’entends les gens qui disent que nous ne sommes pas pressés d’aller sur Mars pour cette raison, que la Terre est notre seule possibilité de continuer à vivre et qu’il n’existe pas de Planète-B ou bien qu’on verra, plus tard.

Je ne suis pas d’accord.

Grâce à nos progrès technologiques, Mars devient potentiellement habitable, tout comme l’Europe le (re)devint pour Homo Sapiens après le pic de la dernière Grande-glaciation ou comme l’Amérique devint accessible aux Européens après qu’ils eurent développé des bateaux suffisamment résistants et des armes plus efficaces que leurs lances ou leurs flèches.

« Devenir habitable » ne veut pas dire que ce sera facile de s’y installer. Non, ce sera probablement « juste-possible », tant l’environnement de Mars est hostile. Mais ce sera « quand-même-possible » car outre les rayons du Soleil pour nous éclairer et nous fournir un peu d’énergie, nous aurons les éléments pour le faire, nos connaissances en chimie, mécanique, ingénierie pour les utiliser et les transformer et nos connaissances en biologie et en médecine pour y adapter nos enveloppes charnelles.

« Nous », ce sera seulement une toute petite poignée d’entre nous, pas plus nombreux que nos ancêtres quand ils quittèrent l’Afrique, quelques centaines puis quelques milliers de personnes. Certainement des hommes courageux et psychologiquement forts mais aussi capables de transformer leur environnement, adaptables à l’imprévu et à l’épreuve, et créatifs ; des hommes qui sans être du tout asociaux car il leur faudra « vivre ensemble » avec un petit nombre, seront capables de vivre en dehors du cocon physique et humain où ils seront nés ; des hommes exceptionnels donc mais l’humanité devrait être capable de nous les offrir comme on tend une corde à quelqu’un qui se noie, comme elle l’a toujours fait en cas de besoin extrême.

De cette graine, naitra une nouvelle branche de notre espèce, des êtres qui seront adaptés à leur environnement et qui, entre eux, par leur vie même, auront créé des liens particuliers de connaissance, de proximité, d’amitié et d’affection, comme dans toute autre communauté humaine.

Eloignés de nous autant qu’on puisse l’être, ils n’en seront pas moins des membres de notre grande famille, en relations aussi fréquentes que possible, que les autres avec tous, par tous les moyens disponibles, c’est-à-dire essentiellement les ondes. Les télécommunications entre Mars et la Terre seront essentielles pour les Martiens, autant que les contacts physiques intermittents car réalisables seulement tous les 26 mois, une véritable ligne de vie jusqu’à ce que l’autonomie soit possible. Il s’agira de continuer à bénéficier, autant que faire se peut, des progrès techniques et de l’enrichissement culturel terrestre et d’y participer…mais à distance, donc derrière un écran protecteur des troubles ou des maladies. De ce fait les Martiens donneront une nouvelle dimension à la communauté humaine. Pour nous tous, Mars sera le lieu des extrêmes, la « frontière » comme l’était l’Ouest Américain dans la seconde moitié du 19ème siècle et le début du 20ème et peut-être, paradoxalement, le pays de la paix.

Cependant, de plus en plus, les Martiens développeront leurs particularités et la nature les différenciera aussi des autres hommes car on ne vivra pas impunément dans des gravités différentes. Comme les Thibétains se sont adaptés biologiquement aux hauts plateaux d’Asie-Centrale, les Martiens s’adapteront biologiquement, avec le temps, à leur gravité spécifique de 0,38g. Et si les Terriens pourront toujours leur rendre visite physiquement, eux-mêmes auront de plus en plus de mal à reciproquer. Imaginez, si vous deviez vivre dans une gravité de 3g, la fatigue que vous ressentiriez rapidement en vaquant à des activités tout à fait normales !

Mais ce sera ainsi, le prix à payer pour une vie nouvelle et il y a eu bien pire dans l’Histoire. Car de plus en plus nous aurons, dans ce monde nouveau, des échanges en « distanciel ». Certes ces échanges avec la Terre souffriront d’un décalage de temps (les 3 à 22 minutes incompressibles dans un seul sens en raison de la finitude de la vitesse de la lumière) mais ce sera pénible, non insurmontable. On aura le temps de réfléchir avant de parler et on continuera à communiquer par Internet (non plus le www mais le twww pour trans-world-wide-web).

Alors, malgré ces inconvénients et en raison de ces avantages, il ne faut pas hésiter, il faut partir « demain » c’est-à-dire « dès que possible » car l’acclimatation sera longue, l’autonomie absolument nécessaire pour ne pas mourir, et encore plus longue à réaliser totalement. D’un autre côté nous ne pouvons pas nous permettre d’éviter la mort totale de notre Civilisation si par malheur la barre de notre Titanic cédait avant d’avoir contourné l’Iceberg. Demain nous pouvons avoir surmonté l’obstacle ou nous pouvons avoir disparu. C’est maintenant plus que jamais qu’il faut se préparer à partir en emportant notre Feu. Nous pourrons le faire dans la coque d’un Starship, nouvelle version de la coque faite d’écorce humide et de morceaux de pierre de nos lointains prédécesseurs.

NB : La guerre du Feu a été publié en 1909. Depuis, notre connaissance de l”homme préhistorique” a évolué mais la vraisemblance de l’histoire reste acceptable. Le cinéaste Jean-Jacques Annaud en a tiré un film (moins bon que le livre) en 1981. Le livre a été édité une centaine de fois. J’ai moi-même dû le lire vers 1955. L’histoire, épique, se déroule il y a quelques 100.000 ans. Vous pouvez le trouver facilement, chez votre libraire, chez Amazon ou à la FNAC.

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Index L’appel de Mars 22 07 27

Petite confusion sur notre lointain futur. Big Rip, Big Crunch ou entre-deux?

Dans cet article, je vais vous parler de masse, d’énergie, de distances et de temps. Il s’agit de l’Origine et sans doute de la Fin. Il s’agit de l’Histoire qui a commencé il y a très longtemps et qui finira dans encore plus longtemps. Il s’agit enfin de nous puisque nous sommes conscients de ces facteurs et de cette Histoire.

NB: J’ai écrit ces lignes en pensant à mon fidèle lecteur et physicien Christophe de Reyff, grand connaisseur et amateur du sujet traité. J’espère qu’il appréciera.

On sait maintenant que notre Univers a commencé, comme d’autres peut-être et peut-être à l’occasion d’une fluctuation quantique dans un vide qui n’était pas si vide, comme un volume extraordinairement massif et dense évoluant dès l’origine en expansion à partir de l’infiniment petit, il y a 13,8 milliards d’années (13,799 +/-0,021). La lumière ou plutôt les divers signaux « messagers » provenant de ce moment, mettent toujours environ cette durée (car continûment elle s’allonge) pour nous parvenir à la vitesse de…la lumière. Mais si l’on voulait revenir vers notre source (en en ayant bien sûr le temps) à cette même vitesse, constante universelle par définition immuable et intangible, il nous faudrait 42 milliards d’années. L’explication étant que l’espace n’est pas resté inchangé depuis les origines mais qu’il s’est extraordinairement dilaté, dit autrement, qu’il y a eu « expansion » de l’Univers.

Toute la difficulté pour appréhender le sujet de la vitesse de l’expansion donc du futur de l’Univers, vient de son immensité temporelle et spatiale, des variations du coefficient d’expansion qui dépendent de la force de l’impulsion initiale, de la masse qui génère la gravité et de l’énergie qui l’anime, dans le cadre bien sûr de la limitation absolue imposée par la vitesse de la lumière et peut-être de propriétés inconnues du vide.

Si on regarde autour de nous, jusqu’où voit-on ? La bonne nouvelle c’est que compte tenu de la vitesse de la lumière on peut encore voir nos origines (il vaudrait mieux dire « les percevoir » car les « messagers » ne sont pas que lumineux, ils occupent tout le spectre électromagnétique, et ils ne sont pas qu’électromagnétiques puisque les ondes gravitationnelles, les neutrinos et les rayons cosmiques particulaires, sont aussi porteurs d’informations). En effet la distance n’est pas telle que compte tenu de l’expansion nous nous éloignions actuellement des premiers signaux à une vitesse supérieure à celle de la lumière. En fait la limite au-delà de laquelle la vitesse de « fuite » ou mieux de « distanciation », résultant de l’expansion serait supérieure à celle de la lumière et donc au-delà de laquelle aucun signal ne pourrait nous parvenir, est actuellement de 14,45 milliards d’années. Cette limite est l’« horizon des photons », aussi appelé « horizon de Hubble » qui délimite la « surface de Hubble ». Nous pouvons donc encore aujourd’hui voir aussi loin que nécessaire (même théoriquement un peu plus loin) bien que très difficilement en raison du très fort décalage vers le rouge (effet Doppler-Fizeau résultant de la vitesse croissante d’éloignement), les premiers jaillissements de la lumière (visibles sur la « carte » en deux dimensions qu’on appelle le « fond diffus cosmologique » ou la « surface de dernière diffusion » ou le « Cosmic Microwave Background ») qui ont eu lieu il y a 13,8 milliards d’année moins 380.000 ans. Il faut en effet tenir compte de ce qu’après le Big-bang et jusqu’à la « Recombinaison » (association des électrons avec les protons) qui eut lieu à cette époque, il y a donc 13,79962 milliards d’années, la lumière ne s’était pas encore dégagée de la matière. Cette deuxième limite sur laquelle nous buttons est notre « horizon cosmologique ». Mais on pourrait remonter au-delà de la barrière des 380.000 ans, vers le Big-bang, en exploitant les données fournies par les émissions de neutrinos et d’ondes gravitationnelles qui ont pu s’exprimer « avant », ou en étudiant davantage la surface de dernière diffusion dont les irrégularités (« anisotropies ») expriment bien évidemment ce qui s’est passé « avant »

Mais que voit-on ? Il est bien connu et compris que nous ne voyons que dans le passé puisque la vitesse de la lumière ne peut nous transmettre d’information que sur ce qui existait quand elle a été émise. Nous sommes donc de ce point de vue au sommet d’une sphère ou plutôt d’une larme, notre regard (ou plutôt notre regard avec l’aide de nos instruments d’observations) nous permettant de voir tout autour de nous des objets de plus en plus anciens au fur et à mesure qu’ils sont plus lointains. Nous ne pourrons jamais connaître directement notre univers contemporain, c’est frustrant mais c’est ainsi. Nous ne pouvons que le déduire en appliquant et en extrapolant sur les principes d’homogénéité et d’isotropie constatés pour l’univers lointain. Une étoile géante rouge voisine, comme Antarès ou Bételgeuse (situées toutes deux à environ 500 années-lumière), deviendra un jour une supernova mais nous ne le saurons que lorsque nous aurons reçu le rayonnement nous en informant, 500 ans après qu’il ait été émis. Nous sommes donc, forcément au centre de notre univers-observable dans l’espace et à sa pointe extrême dans le temps, constatant tout autour de nous un horizon limité par la surface de dernière diffusion et, plus en profondeur, par certaines sources d’émission de neutrinos et certaines sources d’émission d’ondes gravitationnelles. L’« horizon de l’Univers observable » qui résulte de cette contrainte est différent de notre « horizon-cosmologique » et différent de l’« horizon-des-photons ». Un jour, l’expansion de l’univers se poursuivant, la vitesse d’éloignement de la totalité des astres qui nous entourent aura été accélérée jusqu’à dépasser la vitesse de la lumière et notre Univers-observable sera devenu intégralement noir au-delà de la masse de matière retenue dans notre galaxie par son trou-noir central et des galaxies voisines qui lui sont dépendantes. Notre horizon-des-photons (qui se sera dilaté jusqu’à atteindre 17,41 milliards d’années-lumière) nous empêchera de voir jusqu’à notre horizon-cosmologique (qui se sera dilaté beaucoup plus vite). Mais ce sera dans très, très, longtemps, l’échéance dépendant non seulement de l’expansion mais aussi de l’accélération de l’expansion de notre univers.

On discute beaucoup de ces deux phénomènes. Voyons d’abord l’expansion-aujourd’hui. Elle est donnée par ce qu’on appelle la « constante de Hubble » (« H »), On parle de « constante » (mais on devrait dire « paramètre » comme expliqué plus bas). Ce H est la vitesse d’éloignement des astres qui nous entourent divisée par la distance qui nous sépare; le problème pour l’apprécier étant la définition de la distance (la vitesse donnée par le déplacement vers le rouge par effet Doppler-Fizeau est moins difficile à évaluer). L’expansion-aujourd’hui est nommée H0.

On a obtenu plusieurs résultats pour ce paramètre, en fonction de l’instrument utilisé et des données prises en compte et malheureusement on ne parvient pas à résoudre la différence entre ces résultats.

Une première méthode de calcul (à l’aide du télescope Planck, successeur de COBE puis de WMAP) part du plus lointain. Elle repose sur une extrapolation des variations de températures constatées dans les anisotropies apparaissant à la surface du fonds diffus cosmologique. Une seconde méthode part du plus proche. Elle repose sur l’utilisation de « chandelles cosmiques » (sources de lumière de même intensité en absolu) dans notre voisinage puis de proche en proche, jusqu’aux galaxies voisines. Dans cette méthode, on part des étoiles céphéides (dont la luminosité régulière est depuis longtemps considérée comme en faisant de bonnes indicatrices des distances). La traduction de cette propriété en distances a été faite par l’Université de Carnegie ; je m’y réfère comme « Carnegie 1 ». On passe ensuite via les céphéides aux supernovæ (type SN1a) puis via les précédentes aux pics d’éclat d’étoiles géantes rouges (« Carnegie 2 »). Une variante, conçue et utilisée par la collaboration H0LICOW repose sur l’utilisation des lentilles gravitationnelles de masses moyennes. Le dernier travail en date, le projet SH0ES, a repris les calculs de l’Université de Carnegie.

La méthode Planck donne H0 = 66,93/s/Mpc; celle de Carnegie « 1 », H0 = 74 km/s/Mpc; celle de la collaboration H0LICOW, H0 = 71,9 +/- 2,7 km/s/Mpc; celle de Carnegie « 2 », H0 = 69.8 km/s/Mpc ; celle de SH0ES donne H0 = 73,04 km/s/Mpc. Il y a donc bien une différence entre le résultat obtenu à partir du fond diffus cosmologique et ceux obtenus à partir de l’espace proche. Et on ne comprend pas pourquoi. Comment avancer ?

*Mpc = Mégaparsec = 3,26 millions d’années-lumière

Il faut d’abord insister sur le fait que cette « constante » de Hubble ne l’est qu’à une époque donnée, ce qui fait qu’elle n’est plus vraiment que la valeur actuelle, H0, du « paramètre » H de Hubble.

S’il y a variation du paramètre H c’est qu’il y a eu accélération ou décélération de l’expansion. Qu’en est-il ? On sait déjà que (1) l’expansion n’a pas été constante au tout début de l’univers, bien avant la fin des 380.000 ans mentionnés plus haut, pendant la période dite d’« inflation » (entre 10-35 et 10-32 secondes suivant le Big-bang); (2) après l’inflation, l’expansion a ensuite décéléré comme il résulte de toute explosion non “ré-alimentée” en énergie; (3) puis, il y a 6 ou 7 milliards d’années, elle a recommencé à accélérer. Mais cela va-t-il continuer ?

Pour mieux comprendre la réalité actuelle et envisager une perspective, il faut ouvrir sur un autre niveau, deux autres « tiroirs », c’est-à-dire considérer d’une part l’effet de masse qui freine l’expansion, via le « paramètre de densité », que l’on symbolise par «  » (Oméga), et d’autre part le coefficient qui l’accélère, qu’on appelle « constante cosmologique » et qu’on symbolise par « Λ » (Lambda).

Le premier, , exprime la densité de toute l’énergie (ΩΛ) ou de toute la matière (Ωm) dans l’Univers. Le “m” exprime la totalité de la matière, y compris la fameuse « matière noire » (évaluée grâce aux observations du télescope Planck comme constituant 26,8% des composants de l’univers) qui s’ajoute au 4,7% de matière baryonique (la matière ordinaire) ! Le Λ représente l’énergie sombre (voir ci-dessous). Ωk qui prend en compte masse et énergie, nous donne la courbure de l’espace-temps. Si Ωk >1 la courbure de l’espace est sphérique (elle se referme sur elle-même), on va vers une contraction de l’univers, il est donc fini ; si Ωk <1, la courbure est hyperbolique et on va vers un univers infini. D’après les études actuelles il est très légèrement positif avec Ω =1,11 +/-0,13, ce qui n’est malgré tout pas très concluant puisque les 0,13 mettent la conséquence dans la marge d’erreur.

Le second, Λ, est le coefficient d’accélération. Il compense la force de contraction exprimée par Ωm et ouvre à l’Univers une perspective d’expansion accélérée (en fonction bien sûr de ce que lui permet Ωm). Imaginé par Albert Einstein pour équilibrer ses calculs, il l’avait tout de suite rejeté mais on le reprend aujourd’hui car avec nos moyens d’observations, il « fait sens ». Il est extrêmement faible mais non nul et positif (1,1056 x 10-52 m-2). Les tenants du “modèle-standard” de la cosmologie (ΛCDM, ces trois dernières lettres pour Cold Dark Matter) disent qu’il pourrait exprimer la toujours hypothétique « énergie sombre » (évaluée par Planck à 68,3% des composants de l’univers). En concomitance avec cette accélération, le paramètre de Hubble (H) tend relativement à décroitre. Cependant la conséquence du caractère de constante du coefficient Λ c’est qu’il existe une valeur minimale de H qui donc s’arrêtera un jour de décroître. La sphère de l’univers-observable sera alors égale à la sphère de l’univers-cosmologique (mais la quantité d’objets dans l’univers-observable continuera de décroître puisque petit à petit ils en sortiront du fait qu’ils seront à une distance telle que leur lumière ne pourra plus nous rejoindre).

Savoir si l’accélération continuera toujours reste un mystère tant que l’on ne connaît pas la nature de l’énergie-sombre (ce n’est toujours qu’une hypothèse) ou celle de la matière-noire (une seconde hypothèse) ! L’enjeu est de taille : savoir si la force de dispersion va bien dominer la force de contraction de l’Univers ! Dit autrement, si nous allons vers un Big-Rip ou un Big-Crunch ou si par extraordinaire se manifestera le moment venu, un système d’équilibrage de l’expansion. Mais peut-être, alternativement, le consensus des cosmologues (figé dans le modèle-standard) se trompe-t-il totalement et l’accélération de l’expansion n’est-elle due qu’à l’« invariance d’échelle du vide » comme le propose, en dehors du modèle-standard, André Maeder (astrophysicien, professeur émérite de l’Université de Genève). Selon son modèle, l’accélération de l’expansion de l’Univers serait possible sans que l’énergie sombre ou la matière noire soient nécessaires et avec une « constante-cosmologique » Λ liée uniquement aux propriétés d’invariance du vide spatial, via un facteur d’échelle « λ » de ce vide.

Il faut absolument résoudre le problème posé par la divergence sur la valeur de H0 selon que l’on part du CMB ou que l’on part de notre environnement. Les nouveaux télescopes (comme le JWST) évidemment de plus en plus précis et capables de nous donner une quantité jamais atteinte de données, vont, sinon résoudre le « gap », du moins nous permettre de préciser le problème qui cause ce gap. La solution se trouve soit dans l’imprécision du modèle-standard ou dans son inadéquation. Dans cette seconde hypothèse, André Maeder aurait raison. On ne parlerait plus des fantômes très gênants car insaisissables de la matière-noire et de l’énergie-sombre et ce serait un magnifique couronnement de la carrière de ce grand scientifique.

Illustration de titre :

Hypothèses de notre futur, accélération ou décélération ? Crédit : NASA/CXC/M.Weiss

https://www.symmetrymagazine.org/article/the-9-percent-difference

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-acceleration-expansion-univers-7988/

https://fr.wikipedia.org/wiki/Param%C3%A8tre_de_densit%C3%A9

https://fr.wikipedia.org/wiki/Courbure_spatiale

Présentation de la théorie d’André Maeder dans ce blog (Nov. 2019) : Une énergie sombre omniprésente domine-t-elle notre Univers?

Je souhaite à tous mes amis Suisses une joyeuse Fête nationale!

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