AU-DELÀ DES FRONTIÈRES DU SYSTÈME SOLAIRE

Le 15 mars 2023 / IBI World Royaume-Uni, Science et technologie / Laisser un commentaire

L’exploration spatiale est l’exemple le plus frappant du triomphe de l’intelligence humaine et de sa persévérance à explorer les recoins inexplorés de l’univers. Il n’y a pas si longtemps, un peu plus d’un siècle, le « vol vers les étoiles » était l’apanage des auteurs de science-fiction, mais dès la fin des années 1950, le premier objet fabriqué par l’homme avait vaincu la gravité terrestre et était entré dans l’orbite de la Terre. C’est ainsi qu’a commencé la course à l’espace.

En moins de sept décennies, l’homme a réussi à construire une incroyable station spatiale, à marcher sur la Lune et à photographier sa face cachée, à scruter les profondeurs de l’univers grâce au télescope Hubble^[1] et à voir des images d’autres galaxies grâce au télescope « James Webb »^[2]. lancer des satellites artificiels et voir des détails de Jupiter, Saturne, Mercure, donner naissance au tourisme spatial, apprendre à rester dans l’espace aussi longtemps que l’on veut et penser sérieusement à coloniser d’autres planètes^[3].

À la fin de l’année 2022, plus de 260 véhicules d’exploration spatiale et satellites différents avaient été lancés par différents pays^[4]. Tous n’ont pas été couronnés de succès, mais chacun d’entre eux a représenté un petit pas sur la voie de l’exploration spatiale. Les progrès de la technologie des fusées et de la navigation spatiale ont été les facteurs clés qui ont permis aux engins spatiaux de parcourir de grandes distances et de faire de nombreuses découvertes scientifiques. Les facteurs importants ont été le développement de moteurs-fusées puissants, le développement de la navigation et de la communication spatiales, et enfin le développement d’antennes spéciales et de technologies de transmission de données qui ont permis aux engins spatiaux de déterminer leur position et de communiquer avec la Terre sur de longues distances^[5].

Les vols vers les régions les plus éloignées du système solaire sont également rendus possibles par la découverte de l' »assistance gravitationnelle ». Il s’agit d’une méthode consistant à utiliser le champ gravitationnel d’une planète ou d’un autre objet spatial de grande taille pour modifier la vitesse et la direction du vol d’un vaisseau spatial. Lorsqu’un vaisseau spatial s’approche d’une planète, il utilise le champ gravitationnel de cette dernière pour gagner en vitesse, économisant ainsi du carburant et le temps nécessaire pour manœuvrer dans l’espace^[6]. Dans la réalité, cette technique est parfaitement illustrée par une partie de billard sur un plateau de jeu.

Vers les étoiles

La zone inconnue aux confins du système solaire^[7]

En mars 1972, le programme spatial Pioneer 10 de la NASA a lancé un vaisseau spatial qui, pendant la majeure partie de sa mission, a été l’objet le plus éloigné de la Terre jamais construit par l’homme. Ce fut le premier engin spatial à traverser une ceinture d’astéroïdes inconnue et à s’approcher de Jupiter, en décembre 1973^[8]. Son objectif principal était d’étudier la géante gazeuse, ses satellites, ses ceintures de radiations piégées et son champ magnétique^[9].

Le vaisseau spatial était équipé d’un ensemble de 11 instruments de recherche pour mener à bien les recherches prévues. Début décembre 1973, Pioneer 10 se trouvait au point le plus proche de Jupiter, à une distance d’environ 132 000 km, et au moment de l’approche, tous les systèmes fonctionnaient correctement. « Pioneer » a réussi à s’approcher de la planète, à collecter les données nécessaires et, à la fin de son voyage autour de la géante gazeuse, à renvoyer sur Terre 500 images de la planète et de ses satellites^[10].

Pioneer 10 a envoyé ses dernières données en 2002 et a reçu son signal le plus faible en 2003, 31 ans après son lancement, alors qu’elle se trouvait à 12,21 milliards de km du Soleil. La cause présumée de la rupture des communications est l’épuisement de la source d’énergie (le réacteur nucléaire portable). Pioneer 10 poursuit probablement son voyage vers l’étoile Aldebaran, au-delà du système solaire, et si elle ne rencontre pas d’obstacles sur sa route, elle atteindra le voisinage de l’étoile dans environ 2 millions d’années^[11].

La sonde Pioneer 11 a été lancée par la NASA en avril 1973. Elle avait pour mission d’explorer le système solaire externe et l’écosystème de Jupiter. La mission supplémentaire était de voler vers Saturne et d’étudier ses anneaux et ses satellites. Pioneer 11 était équipée des mêmes instruments de recherche que son prédécesseur^[12]. La sonde s’est approchée à 42 500 km de Jupiter, soit trois fois plus près que son prédécesseur, a pris de nombreuses photos de la géante gazeuse (y compris du pôle de la planète) et de ses satellites et, sur la base des données recueillies, a tiré des conclusions sur les limites de la magnétosphère de Jupiter.

Exploitant le champ gravitationnel de Jupiter, la sonde a mis le cap sur Saturne, dont elle s’est approchée près de cinq ans plus tard. Elle y a obtenu plus de 400 images du système planétaire, a pu déterminer la température totale de la planète et de son principal satellite Titan, et a découvert un nouveau satellite, tirant de nouvelles conclusions surprenantes sur l’atmosphère de Saturne et son champ magnétique^[13].

Une image de Titan prise par Pioneer 11^[14]

Après avoir quitté Saturne, Pioneer 11 a volé dans la direction opposée à son prédécesseur, vers l’étoile Deneb dans la constellation de l’Aquila, qu’elle devrait atteindre dans environ 4 millions d’années^[15]. Vingt-deux ans après son lancement, Pioneer 11 transporte encore deux instruments et sa dernière session de communication réussie a eu lieu en novembre 1995^[16]. Mais le vol continue. En cas de rencontre avec une civilisation extraterrestre, les deux Pioneer portent une plaque en or représentant le vaisseau lui-même, un homme et une femme, et un atome d’hydrogène des planètes du système solaire, avec la position de la Terre indiquée^[17].

En fait, les sondes Pioneer préparaient une voie sûre pour les deux autres explorateurs de l’espace. En 1977, le programme Voyager de la NASA, créé pour explorer les planètes extérieures du système solaire, a lancé deux sondes spatiales portant le même nom : « Voyager 1 » et « Voyager 2 ». Leur objectif est de recueillir autant d’informations que possible sur les géantes gazeuses du système solaire. Le lancement a été planifié en tenant compte des positions orbitales de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, afin que les sondes puissent utiliser les champs gravitationnels des planètes pour manœuvrer et ajuster leur vitesse^[18].

Aujourd’hui, l’équipement technique de ces sondes spatiales peut faire sourciller, mais en 1977, elles étaient le fleuron de l’industrie spatiale. L’équipement scientifique est le même que celui de leurs prédécesseurs, Pioneer 10 et Pioneer 11, et la source d’énergie est également un générateur thermoélectrique à radioisotope. Les sondes devant atteindre les points les plus éloignés du système solaire, une grande attention a été portée aux systèmes de communication, en particulier aux antennes. Le système informatique se compose de trois ordinateurs indépendants, chacun ayant sa propre fonction : contrôle et surveillance de l’état de la sonde, traitement et transmission de la télémétrie, contrôle du système de contrôle d’attitude et de la plate-forme d’instruments de recherche^[19].

Moins de deux ans après son lancement, Voyager 1 atteint Jupiter et poursuit sa route vers Saturne, qu’elle atteint en novembre 1980. La sonde a ensuite utilisé la manœuvre gravitationnelle pour gagner la vitesse nécessaire pour suivre sa trajectoire en s’éloignant du système solaire^[20].

L’équipement du voyageur^[21]

Le voyage de Voyager 2 a été plus mesuré et plus long : elle a passé Jupiter à l’été 1979 et les anneaux de Saturne à l’été 1981, s’est dirigée vers Uranus, qu’elle a atteinte en janvier 1986, puis s’est approchée de Neptune en août 1989. Après un si long voyage d’exploration, la sonde s’est dirigée vers l’espace interstellaire. « Voyager 2 est la seule sonde artificielle à avoir atteint les deux dernières planètes du système solaire, Uranus et Neptune^[22].

Voyager a accompli un travail incroyable. Elle a recueilli une multitude de données sur les atmosphères des quatre géantes du système solaire, comme l’atmosphère turbulente de Saturne ou les anneaux en transformation de Jupiter, les nombreux pôles des deux planètes, le fait qu’elles émettent 2 à 2,5 fois plus d’énergie qu’elles n’en reçoivent^[23], la découverte de plus de deux douzaines de nouvelles lunes et satellites, les images des nombreux lacs et rivières d’hydrocarbures à leur surface, et la découverte de volcans actifs sur Jupiter… »^[24].

Le 25 août 2012 est un moment important pour la sonde spatiale Voyager 1, comme l’a été le 5 novembre 2018 pour sa sœur, qui est entrée dans l’espace interstellaire^[25]. Cette « sortie » signifie que la sonde a réussi à franchir l’héliopause, la limite de l’héliosphère, la région dominée par le vent solaire et les champs magnétiques associés^[26].

La mission interstellaire Voyager n’a pas de limite de temps définie. Les deux sondes fonctionnent toujours et envoient des données à la Terre, que les scientifiques continuent d’analyser. Les sondes Voyager devraient continuer à fonctionner au moins jusqu’en 2025, date à laquelle les instruments à bord devraient être à court de ressources. Toutefois, les sondes Voyager pourraient continuer à fonctionner et à transmettre des données pendant plusieurs années, jusqu’à ce que leurs ressources énergétiques soient épuisées^[27].

Pour l’instant, près de 46 ans après leur lancement, les sondes Voyager 1 et 2 communiquent, sont actives et se trouvent respectivement à 23,82 milliards et 19,93 milliards de km de la Terre, et atteindre l’extérieur du système solaire reste l’objectif principal de leur mission pour les quelques centaines d’années à venir au mieux^[28]. Jusqu’à présent, aucun objet fabriqué par l’homme n’a quitté le système solaire. Ce sont nos nouveaux piliers d’Hercule: nous ne pouvons que deviner ce qui se trouve au-delà, et Voyager, si nous avons de la chance, sera le premier voyage de l’homme au-delà de cette frontière^[29].

Au-delà des nouveaux piliers d’Hercule

Diagramme du système solaire montrant la position actuelle de Voyager 2^[30]

Le système solaire comprend tous les corps soumis à la gravité du Soleil, qui orbitent autour de lui et qui sont attirés par sa gravité^[31]. La limite hypothétique du système solaire est le nuage d’Oort, dont la partie la plus éloignée se trouve vraisemblablement à une distance de 100 000 unités astronomiques (u.a.) du Soleil^[32] (1 u.a. est égale à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit près de 150 millions de km)^[33].

Le système dans lequel nous vivons ressemble à une sphère à plusieurs couches. Au-delà de l’orbite de la dernière planète, Neptune, se trouve la ceinture de Kuiper, une région en forme de disque contenant des millions de corps glacés, vestiges de la formation du système solaire^[34]. C’est là, vers la lointaine planète naine et la région inexplorée, que le programme spatial de la NASA a envoyé la sonde New Horizons en 2006. La sonde est chargée d’étudier les caractéristiques atmosphériques et géologiques de Pluton et de sa lune Charon, ainsi que d’autres objets de la ceinture de Kuiper. Pour mener à bien sa mission, la sonde a été équipée de sept instruments scientifiques : trois systèmes optiques, deux systèmes d’analyse du plasma, un analyseur de poussière et un spectromètre radio^[35].

La sonde a accompli sa mission : en survolant Jupiter, elle a pu détecter les changements climatiques globaux de la planète et a découvert pour la première fois des éclairs dans les régions polaires, a étudié en détail la surface et l’atmosphère de Pluton et de Charon^[36], a recueilli des données sur de nombreux autres satellites, a pris d’incroyables photos d’objets lointains de notre système solaire et a également collecté une série de données dont l’analyse a permis aux scientifiques de reconsidérer les modèles antérieurs du système^[37]. Elle s’est ensuite dirigée vers l’objet de la ceinture de Kuiper, Arrokot, qu’elle a atteint avec succès en janvier 2019, découvrant un objet spatial inédit^[38].

New Horizons est désormais en « mode hibernation » à une distance de plus de 7 milliards de kilomètres de la Terre et devait être activée le 1er mars 2023. À l’avenir, New Horizons pourrait être envoyé pour explorer d’autres objets de la ceinture de Kuiper^[39]. Les sondes chargées d’explorer les régions les plus éloignées du système solaire présentent des similitudes technologiques : elles utilisent des générateurs thermiques à isotopes (alimentés par du Pu38), car l’utilisation de panneaux solaires n’a pas de sens à plus grande distance du Soleil ; elles sont équipées d’instruments scientifiques très sensibles : (a) des capteurs et des détecteurs de plasma pour mesurer la densité, la température et la vitesse du plasma dans l’espace ; (b) des magnétomètres pour mesurer l’intensité et la direction du champ magnétique ; (c) des instruments pour mesurer le rayonnement cosmique, y compris des détecteurs de rayons cosmiques, des détecteurs de rayons gamma et des spectromètres ; (d) des détecteurs d’ions et de neutres pour étudier la composition de l’environnement gazeux ; e) Des caméras pour photographier les planètes, les lunes et d’autres objets proches du vaisseau spatial ; f) Des spectromètres pour étudier la composition de la surface des planètes et des lunes ; g) Des instruments pour mesurer la température et le rayonnement thermique ; h) Des antennes et des récepteurs d’ondes radio pour communiquer avec la Terre ; i) Des analyseurs de gaz et des spectromètres de masse pour étudier la composition chimique de l’atmosphère des planètes et des lunes ; j) Des instruments pour mesurer la vitesse et la direction du vaisseau spatial^[40].

Pour assurer la communication, l’orientation de la sonde par rapport à la Terre est très importante et les sondes sont équipées de systèmes d’orientation autonomes. Le plus souvent, on utilise des capteurs optiques qui réagissent à la lumière (du Soleil ou d’étoiles brillantes comme Sirius), afin que la sonde puisse transmettre un signal en direction du Soleil et donc de la Terre^[41]. Naturellement, chaque vaisseau successif est supérieur au précédent en termes d’équipement technique et de qualité des matériaux utilisés, car les progrès technologiques ne s’arrêtent pas et de nouveaux instruments sont ajoutés à chaque nouvelle mission.

Se promener dans l’espace.

Une image hypothétique de notre système solaire vu de l’extérieur^[42]

L’exploration spatiale se poursuit. L’attention des scientifiques se porte sur l’étude de l’interaction entre le système solaire et le milieu interstellaire. Deux missions de la NASA sont actuellement actives dans ce domaine : l’Interstellar Boundary Explorer (IBEX) – lancé en 2008^[43] – et la Parker Solar Probe – pour étudier le Soleil et sa couronne, et obtenir des données sur l’interaction du Soleil avec le milieu interstellaire près de la périphérie du système solaire^[44].

La communication est un maillon essentiel de toutes les missions interplanétaires. Si le contact est perdu avec le vaisseau spatial, quelle que soit son efficacité, il devient inutile pour la Terre, tout comme les données recueillies, qui ne peuvent être transmises. La communication radio est utilisée pour communiquer avec les engins spatiaux. Elle fonctionne en faisant osciller le courant dans l’antenne émettrice pour créer des ondes électromagnétiques qui se propagent presque à la vitesse de la lumière et atteignent l’antenne réceptrice. Le récepteur est réglé sur la fréquence de l’onde radio transmise et il en résulte un courant électrique alternatif dans l’antenne qui est ensuite amplifié, analysé et utilisé pour transmettre des informations^[45]. Ce processus permet de transmettre des informations sur de longues distances dans l’espace^[46].

Pour réaliser ce processus, les sondes spatiales sont équipées d’antennes et d’émetteurs spéciaux. Ces antennes sont généralement montées dans une direction spécifique afin d’améliorer la qualité du signal. En outre, les sondes sont généralement équipées de plusieurs antennes positionnées sur différents côtés du corps afin d’assurer la communication quelle que soit la position de la sonde par rapport à la Terre. Un autre facteur très important pour les communications espace-sol sur les engins spatiaux est la redondance du système, c’est-à-dire l’utilisation d’un canal de communication à faible vitesse (antennes non orientées vers la Terre) et d’un canal de transmission d’informations rapide et à direction étroite.

En cas de défaillance entraînant une perte d’orientation ou des exigences contradictoires concernant la position du véhicule (les panneaux solaires par rapport à la lumière, le moteur par rapport à la manœuvre en cours, l’équipement scientifique par rapport à l’objet étudié), ou lors de l’utilisation du mode « veille », le canal de communication lent redondant devient alors une opportunité de transmettre des informations « vitales » et, si nécessaire, en utilisant les commandes de la Terre, un moyen de remettre le véhicule en état de fonctionnement^[47]. Par exemple, l’antenne de 4,8 mètres de la station Galileo (vaisseau spatial robotisé de la NASA pour l’exploration de Jupiter et de ses satellites) ne s’est pas ouverte en vol. Heureusement, la station a été connectée à la Terre via un canal non directionnel à seulement 160 bps au lieu des 134 kbps prévus pendant son séjour de huit ans sur Jupiter, et a continué à fonctionner, bien qu’à un faible taux de transmission^[48].

Le DSN de la NASA en temps réel^[49]

Plus les stations interplanétaires s’éloignent de la Terre, plus il est difficile de capter leurs signaux. Malheureusement, nous ne pouvons pas encore parsemer notre système solaire de satellites en orbite qui agiraient comme des répéteurs partout, et nous devons donc construire d’énormes antennes paraboliques^[50].

Le Deep Space Network (DSN) de la NASA est le système de télécommunications scientifiques le plus important et le plus sensible au monde. Il se compose d’antennes radio géantes de la NASA formant trois sites équidistants – à environ 120 degrés de longitude – autour du globe. Ces sites sont situés à Goldstone, en Californie, à Madrid, en Espagne, et près de Canberra, en Australie. Cette localisation s’explique par la nécessité d’assurer une communication ininterrompue avec les engins spatiaux pendant la rotation de notre planète. Si le signal est perdu à un endroit, une autre station le capte et poursuit les communications^[51].

Par exemple, l’antenne parabolique principale du complexe de communications spatiales de Madrid, DSS-63, a un diamètre de miroir de plus de 70 mètres et pèse 3 500 tonnes. Pour suivre les sondes, l’antenne tourne sur quatre roulements à billes pesant chacun une tonne. Toutefois, il est très difficile de trouver de petits objets dans l’espace pour orienter avec précision l’énorme antenne. On a donc recours à la « triangulation radio », dans laquelle deux stations au sol comparent l’angle exact auquel un signal frappe le miroir de l’antenne à différents intervalles. De cette manière, la distance d’un objet et sa position peuvent être calculées^[52].

Le DSN n’est pas seulement un ensemble de grandes antennes, mais aussi un système puissant utilisé pour contrôler, suivre et surveiller l’état et la sécurité des engins spatiaux en de nombreux points éloignés du système solaire. La communication avec des points moins éloignés peut se faire par l’intermédiaire d’Estrack (stations de poursuite de l’Agence spatiale européenne), un système mondial de stations au sol reliant les satellites en orbite au Centre européen d’opérations spatiales (ESOC) à Darmstadt, en Allemagne. Il se compose de sept stations situées dans différents pays, dont trois antennes dans l’espace lointain.

La vitesse de transmission des informations est un facteur clé du système de communication. Elle ne dépend pas tant de l’intensité du signal que du rapport entre l’amplitude du signal et le bruit qui perturbe la réception. Le bruit est dû au mouvement thermique des atomes dans les équipements de réception et d’émission, et l’espace est tout sauf « silencieux » : le rayonnement des micro-ondes, résidu du Big Bang, « chante ». Les informations spatiales sont transmises sous forme numérique, c’est-à-dire sous la forme d’une séquence de zéros et de uns – les bits – et plus le rapport signal/bruit est mauvais, plus il faut de temps pour transmettre chaque bit. Par conséquent, plus l’appareil est éloigné, plus son signal est faible, plus l’échange d’informations avec lui est lent^[53].

Les sondes Voyager, dotées d’une antenne parabolique de 3,65 m de diamètre, le prouvent : durant l’orbite autour de Jupiter et de Saturne, lorsque les satellites étaient suffisamment proches de la Terre, des débits de 115 000 et 45 000 bps ont été atteints. Mais comme l’intensité du signal varie inversement au carré de la distance entre les émetteurs, Voyager 2 a transmis à 9 000 bps lors de l’étude d’Uranus. À Neptune, ce chiffre est tombé à 3 000 bps^[54]. À plus de 23 milliards de kilomètres, Voyager 1 transmet à 160 bps, avec un temps de transmission aller de 20 heures et 33 minutes^[55], alors qu’un ping en provenance de Mars, voyageant à la vitesse de la lumière, ne prend que 20 minutes pour atteindre la Terre^[56].

Exploration planétaire

Le rover Persévérance de la NASA a pris un selfie avec l’un des 10 tubes d’échantillonnage qu’il a placés dans la chambre forte^[57]

Tout cela sert à mieux comprendre la nature de notre système solaire, son origine et son évolution, à étudier les lois qui y opèrent et à déterminer l’utilité potentielle pour l’humanité, ainsi que la possibilité de formes de vie sur d’autres objets dans l’espace. L’exploration de la surface des objets du système solaire, en revanche, a des objectifs différents et, pour cette raison, les engins spatiaux utilisés sont différents.

Les recherches sur notre voisine lunaire visent à étudier la structure et la composition de sa surface et à rechercher les ressources nécessaires aux futures missions spatiales. Le rover lunaire Yutu 2 Chang’e-4 est un véhicule sans pilote chinois qui a été lancé en décembre 2019 et qui a atterri en douceur sur la face cachée de la lune. Le rover lunaire, qui pèse 140 kg, fonctionne avec des panneaux solaires et, comme son module, fonctionne pendant environ deux semaines terrestres lorsque le soleil brille, puis s’éteint pour survivre à la longue et froide nuit lunaire. Jusqu’à présent, il a parcouru plus d’un kilomètre sur la Lune^[58] et a notamment découvert deux sphères de verre semi-transparentes, probablement formées par des roches volcaniques causées par des impacts de météorites^[59].

En 2011, le Mars Science Laboratory de la NASA a envoyé Curiosity, le rover le plus grand et le plus puissant jamais envoyé sur la « planète rouge ». Sa mission est de répondre à la question suivante : les conditions environnementales sur Mars ont-elles déjà été propices aux microbes ?^[60] Il est équipé d’un ensemble de 10 instruments scientifiques, de 17 caméras, d’un laser pour vaporiser et étudier les roches, et d’une foreuse pour collecter des échantillons de roches concassées. Dès la première année suivant l’atterrissage sur Mars, les scientifiques ont trouvé des preuves de l’existence d’une ancienne roche mère et des échantillons de sol prélevés sur la planète contenaient environ 2 % d’eau. En 2022, les résultats d’une étude portant sur des roches prélevées dans la région de Glen Torridon, dans le cratère Gale, ont été publiés. Les recherches indiquent que Mars a connu des lacs et des sources chaudes, ce qui est confirmé par la présence de structures et de couches intermédiaires à forte teneur en fluorure, semblables à celles qui se forment au fond des lacs sur Terre. En outre, les scientifiques ont détecté de l’oxygène, du dioxyde de carbone et du soufre sur Mars à l’aide de la sonde SAM (Sample Analysis at Mars)^[61].

En 2020, dans le cadre du même projet, le rover Persévérance a été envoyé pour poursuivre la mission de son prédécesseur. Le rover est équipé d’une foreuse pour prélever des échantillons de roche et de sol sur Mars et les stocker dans des tubes scellés en vue d’une future mission qui les ramènera sur Terre pour une analyse détaillée. Le plan de mission prévoit également l’identification d’autres ressources (telles que les eaux souterraines), la caractérisation des conditions météorologiques, de la poussière et d’autres conditions environnementales potentielles. Il s’agit également de tester la capacité à produire de l’oxygène à partir du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère martienne^[62].

Le programme ExoMars en deux étapes de l’Agence spatiale européenne promet de répondre à la question de savoir si la vie a déjà existé sur Mars. L’orbiteur Trace Gas a été lancé en 2016 et la deuxième partie du programme, qui comprend un rover et une plateforme terrestre, attend la confirmation de son lancement^[63].

Image du sol de l’astéroïde Bennu, étudié à des fins d’exploitation minière^[64]

Les astéroïdes suscitent également un grand intérêt. L’agence aérospatiale japonaise JAXA a lancé une mission, Hayabusa2, vers l’astéroïde Ryugu en 2014. La sonde a collecté du sol et a fait atterrir plusieurs robots autonomes sur l’astéroïde pour étudier les roches sous-jacentes en utilisant une borne en cuivre pour créer un cratère. La capsule contenant les échantillons collectés a atterri avec succès sur Terre en 2020. Quant à la sonde elle-même, sa mission a été prolongée et elle étudiera d’autres astéroïdes à l’avenir^[65]. Un autre échantillon de matière astéroïdale arrivera sur Terre dès cette année. Il sera livré par la mission OSIRIS-REx, qui a étudié l’astéroïde Bennu de 2018 à 2021^[66].

Malgré sa petite taille (500 m de diamètre), Bennu s’est révélé être un corps céleste très intéressant. Il s’est avéré être un objet plutôt meuble, parsemé de nombreux gros débris rocheux et projetant occasionnellement des morceaux dans l’espace. Pendant l’échantillonnage, OSIRIS-REx risquait de tomber dedans, comme dans une piscine remplie de boules de pierre. Après avoir déposé la capsule contenant les échantillons de matière de Bennu, OSIRIS-REx s’est dirigé vers un rendez-vous avec Apophis, autrefois l’astéroïde le plus dangereux du système solaire. Le rendez-vous aura lieu en 2029^[67].

La mission DART a placé la barre plus haut en modifiant l’orbite de l’astéroïde. Il s’agit de la mise en œuvre pratique du plan visant à protéger la Terre d’un corps céleste menaçant au moyen d’une action cinétique. La cible de DART était l’astéroïde Dimorph, d’une longueur de 160 mètres, qui est un satellite de l’objet plus grand Didim. La collision de DART avec l’astéroïde a eu lieu le 26 septembre 2022. DART a heurté Dimorph à une vitesse de 6,6 km/s. Selon les scientifiques, le résultat a dépassé de loin leurs attentes : la modification de la période orbitale de Dimorph a été réduite de 32 minutes, alors qu’une réduction de 73 secondes seulement serait considérée comme un succès^[68].

Tout cela semble facile, mais en réalité, c’est plein de risques. Tous les lancements spatiaux ne sont pas couronnés de succès, mais même si un lancement se déroule bien, de nombreuses situations inattendues peuvent se produire dans l’espace. Les débris spatiaux présentent un risque de collision très élevé, quel que soit l’objet rencontré: une météorite ou un satellite abandonné sont aussi dangereux qu’une écaille de peinture^[69]. Quelle que soit leur taille, les gros débris sont classés, mais les petites particules (de 1 à 10 cm) ne le sont pas et peuvent pourtant jouer un rôle fatal^[70].

Les dysfonctionnements, les pannes d’équipement ou de logiciel, ainsi que les problèmes de communication, peuvent mettre la mission en péril. En outre, l’environnement dans lequel évoluent les engins spatiaux est instable et, sous l’influence de l’environnement spatial, l’engin peut être exposé à des radiations, au vent solaire et à la poussière, à des effets magnétiques et à d’autres facteurs susceptibles d’endommager le véhicule ou d’affecter la qualité des données acquises^[71].

L’atterrissage sur un corps spatial peut être dangereux car la surface peut être irrégulière ou contenir des objets dangereux, tels que des rochers ou des récifs tranchants. Ou des dépressions, comme ce fut le cas pour Philae (fabriqué par l’Agence spatiale européenne), dont la mission était de sonder le noyau de la comète Churyumov-Gerasimenko. En raison de la faible gravité de la comète, le véhicule a dû utiliser son moteur de proximité et son harpon pour s’amarrer, mais les instruments n’ont pas fonctionné et Philae a rebondi deux fois sur la comète. Ce n’est qu’à la troisième fois qu’il s’est arrêté, mais il s’est retrouvé dans une dépression où il a rapidement manqué d’énergie, puisqu’il fonctionne avec des panneaux solaires, et s’est « endormi ». Les tentatives pour le réveiller ont été vaines^[72] : une confluence de différents facteurs a conduit à l’échec de la mission. Cependant, chaque faux pas est un grand pas en avant et, grâce aux technologies modernes et aux avancées scientifiques, la plupart des risques liés à l’exploration spatiale sont minimisés et contrôlés.

Y a-t-il quelqu’un d’autre que nous?

Une étude de l’astrophysicien Adam Frank sur l’effondrement écologique possible d’une civilisation extraterrestre^[73]

Sommes-nous seuls dans l’univers ? Je pense que c’est une question que se pose toute personne qui réfléchit au cosmos. De nombreuses organisations ont entrepris de répondre à cette question. Le SETI Institute (Search for Extraterrestrial Intelligence Institute, Californie, États-Unis) est une organisation de recherche à but non lucratif fondée en 1984 pour rechercher une vie intelligente dans l’univers. L’institut recherche des signaux radio susceptibles d’indiquer la présence de civilisations extraterrestres, étudie la possibilité de vie sur d’autres planètes, analyse des données sur les planètes candidates et mène diverses expériences visant à trouver et à étudier la vie intelligente. Leurs activités sont financées par des sources publiques et privées.

À l’aide d’un réseau de télescopes Allen (Allen Telescope Array), composé de 42 antennes d’un diamètre de 6,1 mètres, l’institut SETI capte les signaux radio de l’espace, à la recherche d’une vie intelligente. Grâce au centre de données ATA, il a traité et analysé de grandes quantités de données provenant des radiotélescopes. Il utilise également des télescopes terrestres situés dans différentes parties du monde, comme le Green Bank Telescope en Virginie occidentale ou le Parkes Telescope en Australie^[74].

Il y a aussi Breakthrough Listen, un projet scientifique privé créé en 2015 pour rechercher des civilisations extraterrestres dans l’univers. Le projet utilise de puissants radiotélescopes dans le monde entier pour détecter des signaux électromagnétiques provenant de l’espace qui pourraient être liés à la vie au-delà de la Terre. Il utilise des récepteurs de haute précision et des algorithmes de traitement des données qui peuvent détecter des signaux inhabituels provenant uniquement de sources non naturelles^[75].

Ces organisations mènent divers projets et missions scientifiques et collaborent entre elles et avec d’autres groupes de recherche et organisations, comme la NASA, pour partager des données et travailler ensemble. La recherche d’une vie intelligente est sur le point de recevoir une impulsion instrumentale majeure sous la forme du Square Kilometer Array (SKA), un projet international visant à construire une infrastructure scientifique pour la recherche en radioastronomie. Le SKA se composera de milliers d’antennes situées en grappes dans différents pays, d’un diamètre de plus d’un kilomètre et d’une surface photosensible de plusieurs millions de mètres carrés.

Le SKA devrait être beaucoup plus sensible que les radiotélescopes existants et sera utilisé pour toute une série de recherches scientifiques, notamment l’étude des mystères de la matière et de l’énergie noire, ainsi que l’évolution des galaxies et l’origine de la vie dans l’univers. Le SKA est en phase de conception et de construction et devrait être achevé d’ici 2030^[76]. Mais l’espoir et la crainte de rencontrer des civilisations extraterrestres passionnent tout le monde, scientifiques ou non.

Curiosité ou profit?

Le module Altair de la NASA avec ses capsules cargo, capable de transporter 15 tonnes d’équipement sur la surface lunaire^[77]

Il ne s’agit pas seulement de rêves et de soif de connaissances. L’exploration d’autres planètes et de l’espace interstellaire aide les scientifiques à mieux comprendre comment se déroulent les processus dans l’univers, tels que la formation et le cycle de vie des étoiles, des planètes et d’autres corps, l’origine de la vie, ce qui permet d’approfondir notre connaissance de notre propre planète, de ses origines et de son histoire. Mais aujourd’hui, l’humanité tente d’exploiter les ressources de l’espace, qui semblent très attrayantes. Dans quelle mesure les capacités d’extraction de l’industrie spatiale sont-elles réalistes ?

Les données sur la composition minérale des petits corps, comme les astéroïdes, sont actuellement très rares pour pouvoir affirmer qu’ils ont un potentiel intéressant. De plus, pour mener à bien une véritable mission de recherche sur les astéroïdes et les comètes, il faudrait créer un système d’amarrage pour un corps céleste de faible masse qui serait aussi efficace pour un astéroïde monolithique, un noyau cométaire friable ou un hypothétique amas de roches^[78].

La Lune est une autre ressource précieuse. La construction d’une base spatiale sur la Lune pourrait faciliter les futures missions spatiales, en permettant de l’utiliser comme point d’arrêt pour les vols vers d’autres planètes et astéroïdes. Notre satellite pourrait également devenir un site de recherche scientifique, notamment en astronomie et en physique. Grâce à l’absence d’atmosphère, les scientifiques peuvent étudier les objets spatiaux sans distorsion ni interférence. L’un des projets les plus connus est Artemis, développé par l’agence spatiale américaine NASA. L’objectif est de créer une base permanente sur la Lune d’ici 2024 et d’assurer une présence humaine durable sur la Lune à long terme^[79].

Mais des projets de ce type nécessitent d’énormes ressources en provenance de la Terre. Ce n’est qu’avec d’énormes réserves d’énergie sous la forme d’un flux constant d’énergie solaire qu’il serait économiquement possible d’extraire des métaux du sol lunaire, composé pour moitié de silicium et pour moitié d’oxydes métalliques, et de produire de l’oxygène en tant que sous-produit. Les métaux (en tant que matériaux de construction) et l’oxygène (en tant qu’oxydant pour le carburant des fusées et en tant que gaz nécessaire à la respiration des astronautes) peuvent être extraits de manière rentable sur la Lune, ce qui signifie que l’extraction de minéraux in situ pour l’industrie lunaire serait plus efficace que l’expédition de ces minéraux depuis la Terre. Mais les avantages de l’approvisionnement en matières premières de l’industrie terrestre à partir de l’espace extra-atmosphérique sont discutables^[80].

Personne n’a encore commencé l’exploration industrielle de l’espace, mais cela pourrait donner lieu à de sérieuses controverses à l’avenir, étant donné l’absence de cadre juridique réglementant l’exploration spatiale et la responsabilité en cas de violation, ce qui permet une interprétation très souple du principe proclamant que l’espace extra-atmosphérique est la « province de l’humanité tout entière ». Les premières sonnettes d’alarme ont été la loi américaine HR 2262 de 2015^[81], qui accorde aux citoyens américains des droits de propriété sur les ressources extraites en dehors des frontières de la planète Terre, et une loi similaire adoptée par le gouvernement luxembourgeois en 2017^[82]. Pour l’instant, cependant, il ne s’agit que d’hypothèses. Nos progrès sont certes impressionnants, mais sur l’échelle de Kardashev, qui classe le développement technologique des civilisations^[83], nous n’avons même pas encore atteint le niveau 1, et nous ressemblons à un petit enfant, avec beaucoup de questions sans réponse, face à un univers infini.

Nous ressemblons à un petit enfant, avec de nombreuses questions sans réponse, face à un univers infini. Mais nous grandissons.

^[1] https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.html

^[2] https://www.jwst.nasa.gov/

^[3] https://tonkosti.ru/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%BE%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%81%D0%B0

^[4] https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/chronology.html#2020

^[5] https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/spaceage/11.htm#8

^[6] https://www.scienceabc.com/innovation/gravitational-slingshot-how-did-gravity-assist-voyager-1-2-in-escaping-the-solar-system.html

^[7] https://bgr.com/science/something-terrifying-is-happening-at-the-border-of-our-solar-system/

^[8] https://www.nasa.gov/centers/ames/missions/archive/pioneer.html

^[9] https://www.nasa.gov/feature/50-years-ago-pioneer-10-launches-to-explore-jupiter

^[10] https://www.nasa.gov/feature/50-years-ago-pioneer-10-launches-to-explore-jupiter

^[11] https://dzen.ru/media/deep_cosmos/chto-stalo-s-zondami-pioner10-i-pioner11-607ae95c19675453a5cdd368?utm_referer=www.google.com