C'est un aliment de base de la science-fiction, et quelque chose que beaucoup de gens ont fantasmé à un moment ou à un autre: l'idée d'envoyer des vaisseaux spatiaux avec des colons et de transplanter la graine de l'humanité parmi les étoiles. Entre découvrir de nouveaux mondes, devenir une espèce interstellaire et peut-être même trouver des civilisations extraterrestres, le rêve de se propager au-delà du système solaire est un rêve qui ne peut pas devenir réalité assez tôt!
Pendant des décennies, les scientifiques ont envisagé comment l'humanité pourrait un jour atteindre ce noble objectif. Et la gamme de concepts qu'ils ont élaborés présente de nombreux avantages et inconvénients. Ces avantages et inconvénients ont été soulevés dans une étude récente de Martin Braddock, membre de la Mansfield and Sutton Astronomical Society, membre de la Royal Society of Biology et membre de la Royal Astronomical Society.
L'étude, intitulée «Concepts for Deep Space Travel: From Warp Drives and Hibernation to World Ships and Cryogenics», a récemment paru dans la revue scientifique Tendances actuelles en génie biomédical et en biosciences (une publication de Juniper Journals). Comme Braddock l'indique dans son étude, la question de savoir comment les êtres humains pourraient explorer les systèmes stellaires voisins est devenue plus pertinente ces dernières années grâce aux découvertes d'exoplanètes.
Comme nous l'avons examiné dans un article précédent, «Combien de temps cela prendrait-il pour voyager vers l'étoile la plus proche?», Il existe de nombreuses façons proposées et théoriques de voyager entre notre système solaire et d'autres étoiles de la galaxie. Cependant, au-delà de la technologie impliquée, et du temps qu'il faudrait, il y a aussi les implications biologiques et psychologiques pour les équipages humains qui devraient être prises en compte au préalable.
Et grâce à la manière dont l'intérêt public pour l'exploration spatiale s'est renouvelé ces dernières années, des analyses coûts-avantages de toutes les méthodes possibles deviennent de plus en plus nécessaires. Comme l'a expliqué le Dr Braddock à Space Magazine par courrier électronique:
«Les voyages interstellaires sont devenus plus pertinents en raison de l’effort concerté pour trouver des moyens dans toutes les agences spatiales de maintenir la santé humaine dans les voyages spatiaux« courts »(2-3 ans). Avec des missions sur Mars raisonnablement en vue, la mort de Stephen Hawking mettant en évidence l'une de ses nombreuses croyances selon lesquelles nous devrions coloniser l'espace lointain et la détermination d'Elon Musk de minimiser les déchets lors des voyages dans l'espace, ainsi que des visions renées d'accessoires `` boulonnés '' à l'ISS (le Bigelow extensible module) évoque quelques concepts imaginatifs. "
Tout compte fait, le Dr Braddock considère cinq moyens principaux pour monter des missions en équipage sur d'autres systèmes stellaires dans son étude. Ceux-ci incluent les régimes de voyage, d'hibernation ou de stase super-luminaux (aka / FTL), l'ingénierie de sénescence négligeable (aka.
Pour les voyages FTL, les avantages sont évidents, et bien que cela reste entièrement théorique à ce stade, il existe des concepts en cours d'investigation aujourd'hui. Un concept FTL notable - connu sous le nom de Alcubierre Warp Drive - fait actuellement l'objet de recherches par plusieurs organisations, dont la Fondation Tau Zero et le Laboratoire de physique de propulsion avancée: Eagleworks (APPL: E) au Johnson Space Center de la NASA.
Pour le décomposer succinctement, cette méthode de voyage dans l'espace implique d'étirer le tissu de l'espace-temps dans une vague qui entraînerait (en théorie) la contraction de l'espace devant un navire et l'expansion de l'espace derrière lui. Le navire traverserait alors cette région, connue sous le nom de «bulle de distorsion», à travers l'espace. Étant donné que le navire ne se déplace pas à l'intérieur de la bulle, mais qu'il est entraîné au fur et à mesure que la région se déplace, les effets relativistes conventionnels tels que la dilatation temporelle ne s'appliqueraient pas.
Comme l'indique le Dr Brannock, les avantages d'un tel système de propulsion comprennent la possibilité de réaliser des déplacements FTL «apparents» sans violer les lois de la relativité. De plus, un navire voyageant dans une bulle de distorsion n'aurait pas à s'inquiéter d'une collision avec des débris spatiaux et il n'y aurait pas de limite supérieure à la vitesse maximale pouvant être atteinte. Malheureusement, les inconvénients de cette méthode de voyage sont tout aussi évidents.
Il s'agit notamment du fait qu'il n'existe actuellement aucune méthode connue pour créer une bulle de chaîne dans une région de l'espace qui n'en contient pas déjà. De plus, des énergies extrêmement élevées seraient nécessaires pour créer cet effet, et il n'y a aucun moyen connu pour un navire de sortir d'une bulle de chaîne une fois qu'elle est entrée. En bref, le FTL est pour le moment un concept purement théorique et rien n'indique qu'il passera de la théorie à la pratique dans un avenir proche.
«La première [stratégie] est le voyage FTL, mais les autres stratégies acceptent que le voyage FTL est très théorique et qu'une option consiste à prolonger la vie humaine ou à entreprendre des voyages multigénérationnels», a déclaré le Dr Braddock. "Ce dernier pourrait être réalisé à l'avenir, étant donné la volonté de concevoir un engin suffisamment grand et le développement de la technologie de propulsion pour atteindre 0,1 x c."
En d'autres termes, les concepts les plus plausibles pour le voyage spatial interstellaire ne sont pas susceptibles d'atteindre des vitesses de plus de dix pour cent de la vitesse de la lumière – environ 29.979.245,8 m / s (~ 107.925.285 km / h; 67.061.663 mph). C'est encore très grand ordre étant donné que la mission la plus rapide à ce jour était la Helios 2 mission, qui a atteint une vitesse maximale de plus de 66 000 m / s (240 000 km / h; 150 000 mph). Pourtant, cela fournit un cadre plus réaliste pour travailler à l'intérieur.
En ce qui concerne les régiments d'hibernation et de stase, les avantages (et les inconvénients) sont plus immédiats. Pour commencer, la technologie est réalisable et a fait l'objet d'études approfondies sur des échelles de temps plus courtes pour les humains et les animaux. Dans ce dernier cas, les cycles d'hibernation naturels fournissent la preuve la plus convaincante que l'hibernation peut durer des mois sans incident.
Les inconvénients, cependant, se résument à toutes les inconnues. Par exemple, il existe des risques probables d'atrophie tissulaire résultant de longues périodes de temps passées dans un environnement de microgravité. Cela pourrait être atténué par la gravité artificielle ou d'autres moyens (tels que l'électrostimulation des muscles), mais des recherches cliniques considérables sont nécessaires avant que cela ne puisse être tenté. Cela soulève toute une série de problèmes éthiques, car de tels tests poseraient leurs propres risques.
Les stratégies de sénescence négligeable artificielle (SENS) constituent une autre avenue, offrant aux êtres humains le potentiel de contrer les effets des vols spatiaux de longue durée en inversant le processus de vieillissement. En plus de garantir que la même génération qui est montée à bord du navire sera celle qui arrivera à destination, cette technique a également le potentiel de stimuler la recherche sur la thérapie par cellules souches ici sur Terre.
Cependant, dans le contexte de vols spatiaux de longue durée, plusieurs traitements (ou des traitements continus tout au long du voyage) seraient probablement nécessaires pour atteindre un rajeunissement complet. Une quantité considérable de recherches serait également nécessaire au préalable afin de tester le processus et de traiter les différentes composantes du vieillissement, ce qui conduit à nouveau à un certain nombre de problèmes éthiques.
Ensuite, il y a les mondes (navires de génération), où des vaisseaux spatiaux autonomes et suffisamment grands pour accueillir plusieurs générations de voyageurs spatiaux seraient utilisés. Ces navires dépendraient de la propulsion conventionnelle et mettraient donc des siècles (ou des millénaires) à atteindre un autre système stellaire. Les avantages immédiats de ce concept sont qu'il remplirait deux objectifs majeurs d'exploration spatiale, qui seraient de maintenir une colonie humaine dans l'espace et de permettre le voyage vers une exoplanète potentiellement habitable.
De plus, un navire de génération s'appuierait sur des concepts de propulsion qui sont actuellement réalisables, et un équipage de milliers multiplierait les chances de coloniser avec succès une autre planète. Bien sûr, le coût de construction et d'entretien de ces grands vaisseaux spatiaux serait prohibitif. Il y a aussi les défis moraux et éthiques de l'envoi d'équipages humains dans l'espace lointain pendant des périodes aussi longues.
Par exemple, y a-t-il une garantie que l'équipage ne deviendrait pas fou et ne s'entre-tuerait pas? Et enfin, il y a le fait que des navires plus récents et plus avancés seraient développés sur Terre entre-temps. Cela signifie qu'un navire plus rapide, qui quitterait la Terre plus tard, pourrait dépasser un navire de génération avant qu'il n'atteigne un autre système stellaire. Pourquoi dépenser autant sur un navire alors qu'il est susceptible de devenir obsolète avant même qu'il n'arrive à destination?
Enfin, il y a la cryogénie, un concept qui a été largement exploré au cours des dernières décennies comme un moyen possible de prolonger la vie et de voyager dans l'espace. À bien des égards, ce concept est une extension de la technologie d'hibernation, mais bénéficie d'un certain nombre de progrès récents. L'avantage immédiat de cette méthode est qu'elle tient compte de toutes les limitations actuelles imposées par la technologie et un univers relativiste.
Fondamentalement, peu importe si le FTL (ou des vitesses supérieures à 0,10 c) sont possibles ou combien de temps prendra un voyage puisque l'équipage sera endormi et parfaitement conservé pour la durée. En plus de cela, nous savons déjà que la technologie fonctionne, comme en témoignent les avancées récentes où les tissus d'organes et même des organismes entiers ont été réchauffés et vitrifiés après avoir été congelés cryogéniquement.
Cependant, les risques sont également plus importants qu'avec l'hibernation. Par exemple, les effets à long terme de la congélation cryogénique sur la physiologie et le système nerveux central des animaux et des humains d'ordre supérieur ne sont pas encore connus. Cela signifie que des tests approfondis et des essais sur l'homme seraient nécessaires avant de tenter de le faire, ce qui pose une fois de plus un certain nombre de défis éthiques.
En fin de compte, il existe de nombreuses inconnues associées à toutes les méthodes potentielles de voyage interstellaire. De même, beaucoup plus de recherche et de développement sont nécessaires avant de pouvoir dire en toute sécurité lequel est le plus réalisable. En attendant, le Dr Braddock admet qu'il est beaucoup plus probable que tous les voyages interstellaires impliquent des explorateurs robotiques utilisant la technologie de téléprésence pour nous montrer d'autres mondes - bien que ceux-ci ne possèdent pas le même attrait.
"Presque certainement, et cela revisite le concept initial des sondes de réplication von Neumann (moins la réplication!)", A-t-il déclaré. «Cube Sats ou similaire pourrait bien atteindre cet objectif, mais n'engagera probablement pas autant l'imagination du public que les voyages spatiaux humains. Je crois que Sir Martin Rees a suggéré le concept d'un appareil de type AI semi-humain… également à une certaine distance. »
Actuellement, il n'y a qu'une seule mission proposée pour envoyer un vaisseau spatial interstellaire vers un système stellaire proche. Il s'agirait de Breakthrough Starshot, une proposition visant à envoyer une nanocraft à voile laser à Alpha Centauri en seulement 20 ans. Après avoir été accéléré à 4 4704 000 m / s (160 934 400 km / h; 100 millions de mph) 20% de la vitesse de la lumière, cet engin effectuerait un survol d'Alpha Centauri et serait également en mesure de diffuser des images personnelles de Proxima b.
Au-delà de cela, toutes les missions qui impliquent de s'aventurer dans le système solaire externe consistent en des orbites et des sondes robotiques et toutes les missions proposées en équipage visent à renvoyer des astronautes sur la Lune et sur Mars. Pourtant, l'humanité ne fait que commencer l'exploration spatiale et nous devons certainement terminer l'exploration de notre propre système solaire avant d'envisager d'explorer au-delà.
En fin de compte, il faudra beaucoup de temps et de patience avant de commencer à nous aventurer au-delà de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort pour voir ce qui se passe.
