Le 14 juillet 2015, la mission New Horizons est entrée dans l’histoire en devenant la première sonde spatiale robotisée à effectuer un survol de Pluton. Le 31 décembre 2018, il est de nouveau entré dans l’histoire en étant le premier engin spatial à rencontrer un Objet de la Ceinture de Kuiper (KBO) – Ultima Thule (2014 MU69). De plus, la sonde Voyager 2 a récemment rejoint sa sonde sœur (Voyager 1) dans l’espace interstellaire.
Compte tenu de ces réalisations, il est compréhensible que des propositions de missions interstellaires soient à nouveau à l’étude. Mais qu’impliquerait une telle mission et en vaut-elle même la peine? Kelvin F. Long, co-fondateur de l’Initiative pour les études interstellaires (i4iS) et un des principaux partisans du vol interstellaire, a récemment publié un article qui soutient l’idée d’envoyer des missions robotiques à des systèmes stellaires voisins 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 lors du 47e Symposium de l’AAI sur les Futures Missions d’Astronomie Spatiale et de Science du Système Solaire – qui fait partie du 70e Congrès International d’Astronautique – en octobre. 10e, 2019; plus précisément, la session traitant des Stratégies et des plans des Agences Spatiales.
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 Universe Today 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 ont menée pendant 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 encore plus près. Ensuite, la découverte du spectre électromagnétique nous a aidés à comprendre l’Univers d’une manière que nous n’avions jamais faite auparavant. »
À l’heure actuelle, les efforts de l’humanité pour étudier directement les planètes et les corps célestes se limitent entièrement au Système solaire. Les missions robotiques les plus lointaines (les sondes spatiales Voyager 1 et 2) ont été jusqu’au bord externe de l’héliopause, la limite 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 telles que Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler et le Transiting Exoplanet Survey Satellite (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 capables d’explorer directement des planètes extrasolaires. De la même manière que des missions comme MESSENGER, Juno, Dawn et New Horizons ont exploré Mercure, Jupiter, Cérès et Vesta, et Pluton, respectivement, ces missions seraient chargées de combler la fracture interstellaire et de restituer des images et des données de planètes lointaines.
» o la question est est-ce que nous nous contentons de les regarder de loin ou voudrions-nous y aller? » dit Long. « Les sondes spatiales offrent un net avantage par rapport à la télédétection à longue portée, qui est le potentiel d’investigations scientifiques directes in situ depuis l’orbite ou même à la 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 le moindre n’est pas le coût. Pour le mettre en perspective, le programme Apollo a coûté environ 25,4 milliards de dollars, ce qui équivaut à 143,7 milliards de dollars une fois ajusté pour tenir compte de l’inflation. Envoyer un vaisseau vers une autre étoile revient donc à courir dans les billions.
Mais comme Long l’a expliqué, tous ces défis peuvent être résumés en deux catégories. La première aborde le fait que nous manquons de la maturité technologique nécessaire:
« Comme tout engin spatial, une sonde spatiale interstellaire aurait besoin de puissance, de propulsion et d’autres systèmes pour atteindre sa mission et atteindre avec succès sa cible et acquérir ses données. Construire des vaisseaux spatiaux capables d’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 de plusieurs ordres de grandeur les performances de toute technologie que nous avons jamais lancée dans l’espace à ce jour. Pourtant, les principes de base sur lesquels ces machines fonctionneraient, du point de vue de la physique et de l’ingénierie, sont bien compris. Cela nécessite simplement un programme d’efforts ciblé pour rendre cela possible. »
Comme nous l’avons abordé dans un précédent article, il faudrait un temps incroyablement long pour s’aventurer jusqu’à l’étoile la plus proche. En utilisant la technologie existante, il faudrait à 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 répondre aux besoins de milliards de personnes supplémentaires tout en faisant face à la diminution des ressources.
« Compte tenu des problèmes concurrents sur Terre, on estime qu’il n’y a aucune justification aujourd’hui pour approuver les dépenses de telles missions », a déclaré Long. « De toute évidence, la découverte d’une exoplanète à la biologie potentiellement intéressante peut changer cela. Le secteur privé pourrait tenter 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 seule exception à cela, explique Long, est le projet Starshot de Breakthrough Initiatives, qui vise à envoyer une sonde à l’échelle d’un gramme à Proxima Centauri en seulement 20 ans. Cela serait possible en utilisant une voile légère, qui serait accélérée par des 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 dirigée par Tobias Häfner. Fait intéressant, cette proposition est née de la même étude de conception conceptuelle qui a inspiré Starshot – qui a été accueillie par Initiative for Interstellar Studies (i4iS) en 2013.
Comme Starshot, le concept Dragonfly fait appel à une voile légère entraînée par laser qui remorquerait un vaisseau spatial jusqu’à des vitesses relativistes. Cependant, les engins spatiaux Dragonfly seraient nettement plus lourds qu’une sonde à l’échelle d’un gramme, ce qui permettrait d’inclure plus d’instruments scientifiques. Le vaisseau spatial serait également ralenti par une voile magnétique à son arrivée.
Alors que des missions comme celles-ci sont susceptibles de coûter environ 100 milliards de dollars à développer, Long estime certainement que cela dans le domaine de l’abordabilité compte tenu des retombées potentielles. En parlant de gains, une mission interstellaire en aurait beaucoup, tout ce qui serait éclairant et excitant. As Long a dit:
« La possibilité de faire des observations rapprochées d’autres systèmes stellaires nous donnerait une bien meilleure compréhension de la formation de notre propre Système solaire et de la nature des étoiles, des galaxies et des phénomènes exotiques tels que les trous noirs, la matière noire et l’énergie noire. Cela pourrait également nous donner de meilleures prédictions sur le potentiel des systèmes évolutifs de la vie. »
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 (la matière à la plus grande échelle – systèmes stellaires, galaxies, supergrappes, etc.).
À ce jour, toutes les tentatives pour trouver une Théorie Grand Unifiée (GUT) – aka. une Théorie de Tout (TOE) – qui fusionnerait ces deux écoles de pensée ont échoué. Long affirme que les missions scientifiques vers d’autres systèmes stellaires pourraient très bien fournir une nouvelle synthèse, ce 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 la plus grande de toutes: 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 les unes avec les autres, cela aurait 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 passer avant que de telles missions puissent être envisagées. 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, nous aurons besoin de savoir à l’avance où envoyer ces missions afin de maximiser le retour scientifique sur notre investissement. C’est là que l’astronomie et l’astrophysique traditionnelles joueront un grand rôle. Aussi longtemps expliqué:
Avant que des missions ne soient lancées sur d’autres systèmes stellaires, il faudra d’abord caractériser la valeur scientifique de la visite de ces systèmes, 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 en lui, devrait embrasser les deux formes d’enquête 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 il peut s’agir simplement d’une question d’années avant que les propositions existantes aient toutes les questions techniques et logistiques résolues. 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, tout ce qu’il faut, c’est la volonté de réaliser les investissements cruciaux.
Pour en savoir plus : arXiv