Le 14 juillet 2015, le Nouveaux horizons mission est entrée dans l'histoire lorsqu'elle est devenue le premier vaisseau spatial robotisé à effectuer un survol de Pluton. Le 31 décembre 2018, il a de nouveau fait l'histoire en étant le premier vaisseau spatial à rencontrer un objet de ceinture de Kuiper (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). De plus, le Voyager 2 a récemment rejoint sa sonde sœur (Voyager 1) dans l'espace interstellaire.
Compte tenu de ces réalisations, il est compréhensible que les propositions de missions interstellaires soient à nouveau examinées. Mais qu'impliquerait une telle mission, et en vaut-elle même la peine? Kelvin F.Long, cofondateur de l'Initiative for Interstellar Studies (i4iS) et grand partisan du vol interstellaire, a récemment publié un article qui soutient l'idée d'envoyer des missions robotiques dans des systèmes stellaires à proximité pour effectuer des reconnaissances in situ.
L'article, intitulé «Sondes interstellaires: les avantages pour l'astronomie et l'astrophysique», a récemment été publié en ligne. Le document résume le matériel que Long présentera au 47e Symposium de l'IAA sur l'astronomie spatiale future et les missions scientifiques du système solaire - qui fait partie du 70e Congrès astronautique international - le 10 octobre 2019; en particulier, la session consacrée aux stratégies et plans de l'Agence spatiale.
Pour commencer, Long décrit comment l'astronomie / astrophysique (en particulier lorsque des télescopes spatiaux ont été impliqués) et l'exploration spatiale à l'aide de sondes robotiques ont eu un impact profond sur notre espèce. Comme il l'a expliqué à Space Magazine par e-mail:
«L'effort astronomique a ouvert nos horizons de connaissances sur l'origine et l'évolution du système solaire, de la galaxie et de l'univers au sens large. C'est une activité que les humains mènent depuis des dizaines de milliers d'années alors que nous regardions vers les étoiles, et ils ont encouragé notre curiosité. Nous ne pouvions jamais toucher les étoiles, mais nous pouvions les regarder, et l'instrumentation nous donnait le potentiel de les regarder de plus près. Ensuite, la découverte du spectre électromagnétique nous a aidés à comprendre l'Univers d'une manière que nous n'avions jamais connue auparavant. »
À l'heure actuelle, les efforts de l'humanité pour étudier directement les planètes et les corps célestes ont été entièrement limités au système solaire. Les missions robotiques les plus éloignées ont voyagé (le Voyager 1 et 2 sondes spatiales) se trouvaient au bord extérieur de l'héliopause, la frontière entre notre système solaire et le milieu interstellaire.
Toutes ces missions nous ont beaucoup appris sur la formation planétaire, l'histoire et l'évolution de notre système solaire et sur la planète Terre elle-même. Et au cours des dernières décennies, le déploiement de missions comme Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, et le Satellite de sondage sur les exoplanètes en transit (TESS) ont révélé des milliers de planètes au-delà de notre système solaire.
Naturellement, cela a conduit à un regain d'intérêt pour le montage de missions qui pourraient explorer directement les planètes extrasolaires. De la même manière que des missions comme MESSAGER, Juno, Aube, et Nouveaux horizons ont exploré Mercure, Jupiter, Cérès et Vesta et Pluton, respectivement, ces missions seraient chargées de combler le fossé interstellaire et de renvoyer des images et des données de planètes éloignées.
"[S] o la question est de savoir si nous nous contentons de les regarder de loin ou si nous aimerions y aller?" dit Long. «Les sondes spatiales offrent un net avantage par rapport à la télédétection à longue portée, ce qui représente le potentiel d'investigations scientifiques in situ directes depuis l'orbite ou même en surface. Dans un univers où la Terre et même notre système solaire sont réduits à un simple point bleu pâle parmi le vide, nous serions fous de ne pas essayer un jour. »
Mais bien sûr, la perspective d'explorer d'autres systèmes solaires présente des difficultés majeures, dont la moindre n'est pas le coût. Pour mettre les choses en perspective, le programme Apollo a coûté environ 25,4 milliards de dollars US, ce qui correspond à 143,7 milliards de dollars après ajustement pour l'inflation. Envoyer un navire à une autre étoile, c'est donc comme courir dans les milliers de milliards.
Mais comme Long l'a expliqué, tous ces défis peuvent être résumés en deux catégories. Le premier aborde le fait que nous manquons de la maturité technologique nécessaire:
«Comme tous les vaisseaux spatiaux, une sonde spatiale interstellaire aurait besoin de puissance, de propulsion et d'autres systèmes pour accomplir sa mission et atteindre avec succès sa cible et acquérir ses données. Construire un vaisseau spatial qui peut aller assez vite pour accomplir le voyage vers les étoiles les plus proches dans un temps de vie humain raisonnable et alimenter également ces systèmes de propulsion, n'est pas facile et dépasse les performances de toute technologie que nous avons jamais lancée dans l'espace à ce jour par plusieurs commandes de magnitude. Pourtant, les principes de base sur lesquels fonctionneraient ces machines, du point de vue de la physique et de l'ingénierie, sont bien compris. Il suffit simplement d'un programme ciblé d'efforts pour rendre cela possible. »
Comme nous l'avons abordé dans un article précédent, il faudrait un temps incroyablement long pour s'aventurer jusqu'à l'étoile la plus proche. En utilisant la technologie existante, il faudrait un vaisseau spatial de 19 000 à 81 000 ans pour atteindre Alpha Centauri. Même en utilisant la propulsion nucléaire (une technologie réalisable mais pas encore testée), il faudrait encore 1000 ans pour y arriver.
Le deuxième problème majeur, selon Long, est le manque de volonté politique. À l'heure actuelle, la planète Terre est confrontée à de multiples problèmes, dont les plus importants sont la surpopulation, la pauvreté et le changement climatique. Ces problèmes, combinés, signifient essentiellement que l’humanité devra subvenir aux besoins de milliards de personnes supplémentaires tout en faisant face à la diminution des ressources.
«Compte tenu des problèmes concurrents sur Terre, il est estimé que rien ne justifie aujourd'hui d'approuver les dépenses de telles missions», a déclaré Long. «Évidemment, la découverte d'une exoplanète avec une biologie potentiellement intéressante pourrait changer cela. Il est possible que le secteur privé tente de telles missions, mais celles-ci sont probables à l'avenir, car la plupart des efforts privés se concentrent sur la Lune et Mars. »
La longue exception à cela, explique Long, est celle des initiatives révolutionnaires Project Starshot, qui vise à envoyer une sonde à l'échelle du gramme à Proxima Centauri dans seulement 20 ans. Cela serait possible en utilisant une voile légère, qui serait accélérée par les lasers à des vitesses relativistes allant jusqu'à 60 000 km / s (37 282 mps), soit 20% de la vitesse de la lumière.
Un concept de mission similaire est connu sous le nom de Projet Dragonfly, un concept développé par une équipe internationale de scientifiques par Tobias Häfner. Chose intéressante, cette proposition est née de la même étude de conception qui a inspiré Starshot- qui a été hébergé par Initiative for Interstellar Studies (i4iS) en 2013.
Comme Starshot, le Libellule concept nécessite une voile légère à laser qui remorquerait un vaisseau spatial à des vitesses relativistes. cependant, Libellule l'engin spatial serait beaucoup plus lourd qu'une sonde à l'échelle du gramme, ce qui permettrait d'inclure davantage d'instruments scientifiques. Le vaisseau spatial serait également ralenti par une voile magnétique à son arrivée.
Alors que des missions comme celles-ci coûteront probablement près de 100 milliards de dollars à développer, Long pense certainement que cela est dans le domaine de l'accessibilité financière compte tenu des gains potentiels. En parlant de gains, une mission interstellaire en aurait beaucoup, tout cela serait instructif et passionnant. Comme l'a dit Long:
«L'opportunité de procéder à des observations rapprochées d'autres systèmes stellaires nous permettrait de mieux comprendre la formation de notre propre système solaire ainsi que la nature des étoiles, des galaxies et des phénomènes exotiques comme les trous noirs, la matière noire et l'énergie noire. Cela pourrait également nous donner de meilleures prévisions quant au potentiel des systèmes évolutifs. »
Il est également possible que des sondes spatiales effectuant des voyages interstellaires à des vitesses relativistes découvrent une nouvelle physique. À l'heure actuelle, les scientifiques comprennent l'Univers en termes de mécanique quantique (le comportement de la matière au niveau subatomique) et de relativité générale (matière à la plus grande échelle - systèmes stellaires, galaxies, superamas, etc.).
À ce jour, toutes les tentatives pour trouver une grande théorie unifiée (GUT) - alias. une théorie de tout (TOE) - qui fusionnerait ces deux écoles de pensée ont échoué. Long affirme que les missions scientifiques dans d'autres systèmes stellaires pourraient très bien fournir une nouvelle synthèse, qui nous aiderait à en apprendre beaucoup plus sur le fonctionnement de l'Univers dans son ensemble.
Mais bien sûr, aucune discussion sur les gains ne serait complète sans mentionner le plus grand de tous: trouver la vie! Même s'il ne s'agissait que d'une colonie de microbes, les implications scientifiques seraient immenses. Quant aux implications de trouver une espèce intelligente, les implications seraient incommensurables. Cela résoudrait également la question intemporelle de savoir si l'humanité est seule ou non dans l'Univers.
«Trouver une vie intelligente changerait la donne, car si nous devions entrer en contact avec une telle espèce et partager nos connaissances, cela aura un effet profond sur nos sciences mais aussi sur nos philosophies personnelles», a déclaré Long. "Ceci est important lorsque l'on considère la question séculaire des origines humaines."
Mais bien sûr, beaucoup de choses doivent se produire avant d'envisager de telles missions. Pour commencer, les exigences technologiques, même pour un concept techniquement réalisable comme Starshot, doivent être traitées bien à l'avance. De même que tous les risques potentiels associés au vol interstellaire à des vitesses relativistes.
Mais surtout, il nous faudra savoir à l'avance où envoyer ces missions afin de maximiser le retour scientifique de notre investissement. C'est là que l'astronomie et l'astrophysique traditionnelles joueront un grand rôle. Comme Long l'a expliqué:
Avant de lancer des missions sur d'autres systèmes stellaires, il sera nécessaire de caractériser d'abord la valeur scientifique de la visite de ces systèmes au préalable, ce qui nécessitera les plates-formes d'observation astronomique à longue portée. Ensuite, une fois les sondes lancées, elles aideront également à calibrer nos mesures de l'échelle de distance cosmique, ce qui contribuera également à améliorer nos instruments astronomiques. Il est donc clair que toute espèce qui aspire à être éclairée sur l'Univers et sa place dans celui-ci, devrait embrasser les deux formes de recherche car elles se renforcent mutuellement.
Il faudra peut-être plusieurs décennies avant que l'humanité ne soit prête à consacrer du temps, de l'énergie et des ressources à une mission interstellaire. Ou cela peut simplement prendre quelques années avant que les propositions existantes aient réglé tous les problèmes techniques et logistiques. Quoi qu'il en soit, lorsqu'une mission interstellaire sera montée, ce sera un événement capital et extrêmement historique.
Et quand il commencera à renvoyer des données des systèmes stellaires les plus proches, ce sera un événement sans précédent dans l'histoire. Outre les progrès technologiques nécessaires, il suffit de vouloir réaliser les investissements cruciaux.
