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LA COLONISATION DE L’ESPACE 1/3

Nous commençons à voyager dans notre système solaire mais avons-nous les moyen d’allez plus loin

Actuellement nous commençons à connaitre notre système planétaire par l’intermédiaire de nos vols spatiaux, de nos satellites, sondes et télescopes. Pour l’instant l’homme c’est rendu de lui même que sur sont satellites. Mais avons-nous les moyens d’y envoyer un homme plus loin

capture08-3-8.jpg Le cout des voyages interstellaires

Tout en gardant les pieds sur terre. Si les moyens de propulsions semblent promus à un bel avenir, le coût, l’encombrement et les performances des composants électroniques suivent la même évolution : les prix diminuent de moitié tous les 2 ans selon la loi de Moore et une tendance, militaire, voudrait que cela diminue ainsi chaque année. Ainsi, dans les années 1960, un mégabyte de mémoire coûtait 1 million de dollars. Au tournant de l'an 2000 il coûtait moins de 20 $ et aujourd'hui ca ne se vend même plus car pour ce prix on vous offre... 10 GB de mémoire ! Les mémoires des ordinateurs doublent de capacité tous les 18 mois tandis que le poids de l’électronique embarquée a chuté d’un facteur 10 en l’espace de 30 ans. Un ordinateur des années 1960 tient à présent à l’aise dans le processeur d’un ordinateur domestique. Une carte de processeurs fabriquée aujourd'hui est aussi puissante que les plus gros ordinateurs construit voici 10 ans.

Sur ces prouesses technologiques se greffe le prix des charges utiles. En l'an 2000, la mise en orbite de transfert géostationnaire d’un kilo coûtait entre 12 et 30000$ Même avec de nouveaux lanceurs plus performants et moins chers, ce prix peut encore difficilement tomber sous les 10000$; l’espace se vend à prix d’or ! Tous ces facteurs contribuent à rendre l’exploration spatiale très coûteuse. En revanche, ils incitent les constructeurs à mettre au point des techniques toujours plus performantes et d’un poids plus faible à budget constant. A titre de comparaison, le coût de la seconde d’observation au télescope du CfA d’Hawaii revient à moins d'un euro.

Coût de quelques missions d’exploration (en USD 1992)

C. Colomb 1492 10 millions, Mayflower 1620 30 millions, Telescope VLTI 85 millions, Skylab 2,7 milliards, Navette spatial 3 milliards, Les 17 missions Apollo 73 milliards, Station Spatial internationale 100 milliards, Une mission vers mars 50 milliards, Un vol habité vers mars 800 milliards, Une base lunaire 100 milliards

En contre partie la guerre en Irak a couté 850 milliards

Car non seulement le vol spatial de longue durée impose ses propres contraintes (problème de transformation de l'énergie, masse embarquée, problèmes de cryogénie, de sécurité, etc.) Mais il faut également tenir compte des problèmes socio-économiques et politiques face auxquels de tels programmes sont très vulnérables. On ne pourra jamais investir des milliards de dollars ou d'euros dans un programme spatial si la moitié du monde est en guerre ou crêve de faim.

capture32-14.jpg En revanche, il est possible qu'un consortium de grandes sociétés privées déjà impliquées dans les voyages touristiques circumterrestres ou l'exploration lunaire prennent la relève dans le cadre de missions plus modestes. En attendant, la Lune, Mars et, si le budget le permet, certains astéroïdes et quelques lunes de Jupiter ou Saturne seront habitées.

Moyens

Toutes ces considérations permettent déjà d’estimer la masse d’un vaisseau voulant explorer le centre de la Galaxie. Les projets les plus ambitieux envisagent de construire en orbite des vaisseaux interstellaires pesant 1040 tonnes, poids nécessaire pour effectuer une exploration de la Voie Lactée à vitesse relativiste compatible avec l’espérance de vie humaine !

Il y a enfin les projets démesurés de G.San qui imagine des colonies spatiales de 20 km de longueur et 12 km de diamètre capables de traverser la Voie Lactée à 900 km/s...

A n’en pas douter, si la colonisation de l'espace devient une priorité, d'ici quelques centaines à un bon millier d'années compte-tenu des problèmes techniques à surmonter, nous maîtriserons le vol relativiste. Il est probable que nous aurons en même temps solutionné ses difficultés, en particulier les problèmes de la propulsion et du vol en état d’hibernation. capture08-3-10.jpgSi l’on en croit les modèles théoriques que nous venons de citer, le premier saut en-dehors du système solaire devrait se réaliser aux alentours de 2100. Dès que les vaisseaux et les systèmes de propulsion seront au point, les premiers colons iront explorer la Galaxie. Cette vague d’émigration devrait commencer vers 2260. Ce jour là les vols relativistes devront être maîtrisés.

Si on évalue les difficultés qui devront être surmontées pour franchir ce seuil technologique (car il faut tenir compte des contraintes imposées par la théorie de la relativité), ces dates paraissent bien optimistes voire carrément surréalistes. Quelques millénaires de plus sont certainement à prévoir pour mener à bien un projet aussi ambitieux qu'une colonisation de la Galaxie.

Mais un jour futur, leur vaisseau-mère et sa flottille d’explorateurs accosteront en douceur dans les parages d’un îlot de verdure et décidés à conquérir leur Terre promise, ils coloniseront un nouveau monde et fonderont là-bas une nouvelle civilisation.

Croissance de la population

Equilibre ou expansion ?

La colonisation de la Galaxie n'est pas une fin en soi. Il est probable que nos problèmes démographiques se retrouveront sur d'autres planètes à une échelle décuplée. Nous ne pourrons jamais conserver notre espace vital si la population s'accroît ne fut-ce que linéairement. Nous devrons toujours trouver de nouvelles planètes à coloniser..

Mais un jour ou l'autre le taux de croissance de la population devra être réduit d'un facteur 10 ou 100. Cette stagnation de la population est inévitable, quelle que soit l'extension des colonies. C'est une question de temps bien sûr, mais aussi socio-économique.

De nos jours sur Terre, en fonction de l’importance que l’on accorde à l’alimentation du bétail, les économistes et les démographes ont calculé que notre planète pouvait alimenter entre 3 et 40 milliards d’individus, sachant que 90% des ressources que l’on donne à un maillon de la chaîne alimentaire, au bétail en l’occurrence, est à jamais perdu.

Pour vivre, nous devons cultiver, exploiter le sol, nourrir le bétail, faire des réserves. Si notre consommation s'accélère, au bout d'un certain temps les stocks se réduiront à une peau de chagrin. A ce moment là de deux choses l'une : soit la prospection de nouvelles ressources sera encouragée soit ce sera le scénario catastrophe Mais la recherche d'une ressource est liée au développement des sciences et des techniques. Si les problèmes démographiques, politiques ou écologiques s'emballent, nos descendants feront comme les sociétés polynésiennes : ils seront condamnés à vivre sur leur îlot galactique alors que le monde regorge d'archipels luxuriants. Cela n'intéressera plus personne d'aller voir là haut ce qui se passe. On critiquera les dépenses énergétiques, le peu de scrupules des gouvernements et on posera la question de la croissance démographique.

Il est donc impératif de discuter des ressources d'énergie et de la politique scientifique pour toutes ces raisons. Si la croissance des populations est contrôlée ou si notre technologie le permet, la curiosité incitera nos descendants à explorer les galaxies.

En conclusion, la colonisation de l'univers comme finalité perd son sens. Doublement quand on sait que le milieu galactique est très hostile et qu'il est hasardeux de s'y aventurer. On ne peut pas non plus toujours vivre en autarcie, isolé dans un vaisseau spatial. Quelques hommes s'y risqueront malgré tout, tout comme il y a trois millions d'années, Lucy explora la vallée voisine de son berceau. Jetant un œil au ciel, elle n'imaginait pas qu'un jour ses petits enfants lui feraient un signe d'entre les nuages.capture09-3-7.jpgLa colonisation de la Galaxie

La classification descivilisations technologiques proposée par l’astronome russe N. S. Kardashev. Selon lui, unecivilisation de type I est capable d’utiliser autant de puissance que celle qu’elle reçoit de sonétoile.

Une civilisation de type III ne doit pas être confondue avec ce que les auteurs de science-fiction appellent un « empire galactique », c’est-à-dire de vastes régions d’une galaxie soumises à un pouvoir central, éventuellement distant de plusieurs centaines, voire de plusieurs milliers d’années-lumière. Les distances entre les étoiles et la vitesse des communications par radio (à la vitesse de la lumière) rendent impossible la cohésion de mondes trop distants ; un message émis de la planète capitale à destination d’une planète éloignée de 300 années-lumière ne sera reçu que 3 siècles après son envoi. Cela n’empêche nullement les échanges culturels et scientifiques à travers le vide interstellaire, pour autant que certaines sociétés soient prêtes à partager gracieusement leurs connaissances. Il est même possible qu’il résulte de ces échanges une véritable communauté d’esprit à l’échelle d’une galaxie

La création d’une société de type III n’est possible que si le transport de personnes et de matériels peut être réalisé entre deux étoiles. Il n’y a encore aucune certitude que cela sera possible un jour. Des arguments en faveur de la faisabilité du voyage interstellaire. Pour examiner le problème,

Imaginons que l’espèce en route vers le stade III soit la nôtre et, donc, que nous ayons pu maîtriser la technologie du voyage interstellaire. Cela soulève une question importante :

combien de temps faudrait-il à l’espèce humaine pour se répandre dans la Galaxie et s’installer même dans les régions les plus lointaines ?

Il est naturellement très difficile de donner une réponse sensée à une telle question. Une limite inférieure est donnée par la taille de la Galaxie, dont le diamètre vaut environ

100 000 années-lumière. Même avec des astronefs voguant à une vitesse proche de celle de la lumière, il faudrait des centaines de milliers d’années pour simplement la traverser. Avec des vaisseaux plus lents, le temps de traversée peut devenir des centaines ou des milliers de fois plus grande. Le temps de colonisation sera forcément plus important, mais de combien ?

Pour évaluer la durée présumée de colonisation de la Galaxie, différents modèles ont été établis, inspirés de la démographie humaine. L’idée de base est assez simple. Un système solaire, ayant développé un haut niveau de technologie et possédant des ressources économiques suffisantes, envoie plusieurs missions de colonisation vers ses plus proches voisins. Là, les colons fondent de nouvelles civilisations qui vont voir leur population et leurs ressources économiques progressé. Lorsqu’elles auront atteint un stade de développement suffisant, elles enverront à leur tour des missions de colonisation interstellaire. Sous ces hypothèses simples, la vitesse de propagation du front de colonisation, la distance moyenne entre deux colonies, le temps nécessaire pour franchir cette distance, etla durée qui s’écoule entre le moment où la colonie se fonde et celui où elle peut envoyer de nouvelles missions de colonisation. Plus le temps de voyage entre deux étoiles ou le temps d’évolution de la colonie est grand, plus la vitesse de propagation du front est lente. Il est à noter que c’est le temps le plus long qui domine la dynamique d’expansion.

Dix premières étoiles cibles

Rang

Étoile cible

Constellation

Distance
(années-lumière)

Type spectral

1

Alpha Centauri A

Centaure

4.3

G2V

2

Alpha Centauri B

Centaure

4.3

K1V

3

Tau Ceti

Baleine

12

G8V

4

Eta Cassiopeiae

Cassiopée

19

G3V

5

Beta Hydri

Hydre mâle

24

G2IV

6

Delta Pavonis

Paon

20

G8V

7

Pi3 Orionis

Orion

26

F6V

8

Gamma Leporis

Lièvre

29

F7V

9

Epsilon Eridani

Eridan

10

K2V

10

40 Eridani

Eridan

16

K1V

Le temps de voyage entre deux sites de colonisation dépend de la vitesse moyenne des vaisseaux interstellaires.

capture06-5-7.jpgLa population amenée par le ou les vaisseaux interstellaires de colonisation sera sans doute assez faible. On peut supposer que la colonie ne sera capable de lancer de nouvelles missions interstellaires que lorsque sa population aura suffisamment augmenté jusqu’à atteindre un nombre important. Si on suppose une loi de croissance de la population classique, de type exponentiel, avec un taux de croissance plus grand On peut supposer une loi d’augmentation exponentielle car les ressources dans le nouveau système solaire seront abondantes et la place ne manquera pas.

Essayons maintenant de chiffrer cette vitesse d’expansion. Le Soleil se trouve dans une région de relativement faible densité d’étoiles, avec une distance moyenne entre étoiles

d’environ 7 années-lumière. On peut faire l’hypothèse minimaliste que les missions de colonisation ne s’intéresseront qu’aux étoiles les plus proches. On peut donc prendreune valeur moyenne de 5 années-lumière. Dans l’hypothèse où un astronef hypothétique, est finalement choisi comme moyen de transport, on obtient une vitesse approchant les 5 000 km/s. Tout ceci nous donne un temps de voyage de l’ordre de 3 siècles. Toujours dans l’hypothèse du vaisseau, la population initiale de la colonie pourrait atteindre 2 000 personnes. Pour déterminer, on peut remarquer qu’une nation comme les États-Unis a réussi à elle seule à financer un vaste programme spatial comprenant des missions lunaires. On peut raisonnablement supposer qu’une société du futur de 1 milliard d’individus, encore mieux armée du point de vue de la technologie et de la robotique, puisse lancer au moins une mission interstellaire de colonisation. Le temps de croissance de la colonie va en fait dépendre de manière critique du taux de croissance. Le taux de croissance mondial actuel est estimé à près de 2% par an. Dans les sociétés primitives agricoles des débuts de l’humanité, le taux de croissance devait avoisiner 1% par an.

Ces deux extrêmes semblent raisonnables pour une société dynamique (il faut certainement l’être pour entreprendre une telle aventure) en pleine expansion. Cela nous donne un temps de croissance qui va de 700 ans à 13 000 ans. Il est clair que la dynamique d’expansion sera contrôlée par le taux de croissance de la colonie, à moins que les vaisseaux de colonisation soient extrêmement lents

Finalement, ces chiffres nous donnent une vitesse de propagation du front de colonisation qui va de 4 10-4 à 5 10-3 années-lumière par an. Autrement dit, la Galaxie peut être colonisée par l’espèce humaine en une durée comprise entre 16 et 200 millions d’années. Il peut paraître absurde de spéculer sur des intervalles de temps aussi longs, alors que personne ne peut prédire l’évolution de notre société, même sur des périodes de quelques années seulement. Les chiffres donnés ici sont des ordres de grandeur, imposés par des contraintes physiques et biologiques.

Certains ont cru pouvoir établir un parallèle entre la colonisation éventuelle de la Galaxie et l’expansion humaine dans les îles de l’océan Pacifique. Un peuple de marins aventuriers, utilisant des innovations technologiques (le canoë « bicoque »), a mis plusieurs siècles (25 environ) pour traverser l’immense océan et découvrir des îles vierges, sur lesquelles il s’est installé. Cette extraordinaire aventure du peuple polynésien est certes impressionnante, mais on peut se demander s’il est vraiment possible de la comparer à l’expansion humaine dans l’« océan » interstellaire. La durée des voyages entre deux colonies est très différente dans les deux cas de figure, de quelques semaines dans le Pacifique à plusieurs générations entre deux étoiles. De plus, la pression démographique, sans doute le principal moteur de l’expansion polynésienne, n’existera pas dans le cas des colons de l’espace. En effet, d’une part on peut supposer que des sociétés très évoluées seront capables de contrôler leur démographie. D’autre part, il est peu probable que les voyages interstellaires servent à déplacer les excédents de population. La capacité des astronefs ne dépassera sans doute pas quelques milliers ou dizaines de milliers de colons. De plus, une étoile complètement entourée d’autres systèmes habités n’offrira plus de possibilité de colonisation.

Pour quels motifs

Si la pression démographique ne peut pas être invoquée, quels pourraient être les motifs poussant des hommes et des femmes à se lancer dans une périlleuse entreprise de colonisation galactique ?

Une première raison qui vient à l’esprit serait la menace de destruction du Système solaire par une catastrophe cosmique comme la mort du Soleil ou l’explosion d’une supernova proche (les radiations émises par l’explosion d’une étoile située à quelques dizaines d’années-lumière de la Terre pourraient y détruire les formes de vie supérieure). Dans ce cas, le déplacement de population se limiterait sans doute au premier système solaire accueillant. Personnellement, je crois que la raison qui fera que l’humanité se répandra dans l’espace est tout simplement l’esprit d’aventure, le besoin pour l’homme d’atteindre de nouveaux horizons, quel qu’en soit le prix, quels qu’en soient les risques. Ce moteur de l’espèce humaine ne s’éteindra pas avec l’avènement de la technologie et continuera, comme par le passé, à faire reculer les limites du possible.

Deux raisons ont parfois été avancées pour nier la possibilité de la colonisation galactique.

Une première raison est la nécessité de trouver des planètes accueillantes dans un système solaire étranger pour pouvoir fonder une colonie viable. Il n’est en effet pas certain que des planètes de type terrestre soient monnaie courante dans la Galaxie. En fait des hommes ayant passé toute leur vie dans l’environnement artificiel et parfaitement contrôlé d’un vaisseau spatial n’ont probablement pas besoin de planètes habitables pour vivre. Il leur sera seulement nécessaire de trouver des matériaux en grande quantité pour construire de nouveaux habitats spatiaux plus vastes et plus confortables. Ces matériaux, sous forme d’astéroïdes ou de comètes, doivent pouvoir se trouver autour de chaque étoile, en vertu des théories modernes de formation des systèmes solaires.capture21-12.jpgUne deuxième raison invoquée est que l’espèce humaine pourrait finir pas se désintéresser des vols spatiaux. Je ne crois pas que cette raison soit valable car si l’homme arrive à essaimer sur quelques systèmes, il me paraît très peu probable que toutes les nouvelles sociétés ainsi formées connaissent une évolution culturelle convergente. Il suffit à un moment donné qu’une seule civilisation décide de poursuivre la colonisation pour que celle-ci ne s’arrête qu’avec l’occupation totale de la Galaxie.

Ces considérations nous amènent à penser que la durée de colonisation de la Galaxie pourrait être assez courte vis-à-vis de l’âge de la Galaxie, qui est évalué à environ 10 milliards d’années.

capt-h201324-001.jpg Une civilisation de stade II pourrait être détectée sur de grandes distances (par ce qu’on appelle des « fuites d’astrotechnique »), à condition qu’elle ne soit pas située dans une région trop éloignée de nous dans la Galaxie, ou qu’elle n’occupe pas un emplacement qui nous soit masqué par des nuages de gaz ou de poussières. Une civilisation de type III, ayant donc « domestiqué » sa galaxie par la construction d’un grand nombre de sphères de Dyson, serait détectable sur des distances intergalactiques de plusieurs millions d’années-lumière. En effet, la luminosité intrinsèque d’une galaxie, son rayon, ainsi que la vitesse moyenne de déplacement des étoiles à l’intérieur de cette galaxie, sont des caractéristiques mesurables depuis la Terre. Ces deux dernières quantités sont liées à la masse de cette galaxie tandis que la première dépend de cette même masse émettant de la lumière sous forme d’étoiles. Si une civilisation habitant cette galaxie capte une fraction appréciable de cette lumière pour ses besoins propres, les liens naturels existant entre ces trois quantités n’existeront plus et la galaxie présentera des caractéristiques inhabituelles. Une récente étude menée sur un échantillon de 137 galaxies ne semble pas indiquer qu’une civilisation de type III existe dans notre environnement galactique proche.

 Toutefois des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ou infirmer ces conclusions.


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