57 𝜇Sv/h, soit 1,37 mSv/jour, c'est la dose moyenne qu'a mesuré l'atterrisseur chinois Chang'E 4 à la surface de la Lune où il s'est posé en janvier 2019 sur la face cachée. Cette dose de rayonnement considérable est 2,6 fois plus élevée que celle reçue par les astronautes qui vivent à bord de l'ISS, et elle est 200 fois plus élevée que la dose de la radioactivité naturelle terrestre. Une étude parue dans Science Advances.
L'exposition aux rayonnements cosmiques galactiques dans notre système solaire n'a jamais été aussi élevée depuis le début de l'ère spatiale, et a tendance à augmenter plus vite que ce que les spécialistes avaient prédit il y a quelques années. En cause : la faible activité magnétique du Soleil.
Les ceintures de Van Allen ont
été découvertes en 1958. Elles sont constituées majoritairement de protons et
d’électrons énergétiques capturés par le champ magnétique de la Terre. Depuis
60 ans, l’origine des électrons qui sont situés dans la partie interne des
ceintures de Van Allen était incertaine. Aujourd’hui, la preuve de leur origine
est apportée grâce à un micro satellite conçu et exploité par des étudiants de
l’Université du Colorado…
L'agence spatiale japonaise n'est pas à la fête. Quelques mois après l'échec du télescope spatial Hitomi, la JAXA vient de rater son premier test de technologie de nettoyage de l'orbite basse, la première expérience du genre.
Le rayonnement cosmique dégrade fortement et durablement les cellules nerveuses du cerveau. C’est la conclusion que tire une étude récente effectuée sur deux espèces de rongeurs; elle pose de sérieuses questions sur les missions habitées de longue durée, vers Mars ou ailleurs.
C'est un phénomène peu connu du grand public, mais la NASA le connaît et le craint depuis une dizaine d'années : les séjours de longue durée dans l'espace affectent durablement la vision des astronautes. 80% des astronautes ayant séjourné plus de 6 mois en orbite ont des problèmes de vision une fois rentrés, des problèmes qui ne disparaissent pas.
Dans quelques jours, le 8 septembre, OSIRIS-Rex va s'envoler pour aller à la rencontre de l'astéroïde Bennu et en rapporter sur Terre plusieurs dizaines de grammes.
Le petit robot de l'Agence Spatiale Européenne avait ému de nombreux passionnés de l'exploration spatiale et même au-delà lors de son atterrissage historique et mouvementé sur la comète Churyumov-Gerasimenko/67P en novembre 2014. Le contact n'ayant jamais pu être réactivé depuis de nombreux mois, les ingénieurs du Centre Spatial allemand viennent de cesser définitivement les tentatives de contact avec Philae.
Philae était emporté par la sonde Rosetta, toujours en orbite de la comète, et avait été largué en direct vers la surface de la comète le 12 novembre 2014, mais un harpon avait mal fonctionné lors de son aterrissage (acometissage) et il avait rebondi deux fois avant de se retrouver dans une anfractuosité de la comète avec peu d'énergie solaire à sa disposition, sa seule source d'énergie. Ses batteries avaient tout de même pu fonctionner près de 60 heures et le robot a pu produire environ 80% de sa mission initiale, en enregistrant des images détaillées de la surface de la comète, ainsi qu'en analysant la composition chimique de gaz et de poussière émanant de la surface du noyau cométaire. Il a notamment permis d'identifier la présence de composés organiques comme du formaldéhyde et d'autres composés azotés et carbonés encore jamais vu sur des comètes. Le plus gros manque, dû à l'inclinaison du robot dans sa dernière position aura été de pouvoir forer le sol de la comète pour analyser des échantillons.
Vue d'artiste de Philae se posant sur Chury (German Aerospace Center)
Lorsque ses batteries furent vidées, Chury était encore loin de son point le plus rapproché du Soleil, qui devait avoir lieu le 15 août 2015. La quantité de lumière solaire augmentant au fil des mois au printemps 2015, une tentative de réveil de Philae avait été entreprise et réussie, le robot ayant communiqué quelques signaux avec Rosetta en juin 2015. Et puis ce fut très vite le silence. Un silence absolu, qui n'a pourtant pas décourgé les ingénieurs de l'ESA d'essayer encore et encore d'envoyer des commandes vers Philae et écouter d'éventuelles réponses. Mais en vain.
Aujourd'hui, la comète s'éloignant à grands pas du Soleil avec une température à la surface de Chury de l'ordre de -180°, de quoi endommager certains composants du robot, et les panneaux solaires de Philae étant de plus probablement couverts de poussière, les ingénieurs estiment la probabilité d'établir le contact quasi nulle, et qu'il est préférable d'arrêter l'acharnement.
Philae rejoint donc le cimetière des sondes spatiales, en laissant une trace humaine sur un objet improbable. Les données enregistrées par Philae durant ses 60 premières heures à la surface de Churyumov-Gerasimenko devraient alimenter encore pour quelques années les chercheurs qui tentent de comprendre cette comète dans ses moindres détails ainsi que les comètes en général, et l'histoire du système solaire.
C’est un bel exploit que viennent de réussir les ingénieurs de l’agence spatiale japonaise. Ils sont parvenus à mettre en orbite autour de Vénus leur sonde Akatsuki, 5 ans après une grave anomalie de son moteur principal qui avait envoyé la sonde très loin de son objectif.
Akatsuki, qui était appelée Planet-C à sa conception, devait arriver en orbite autour de Vénus en décembre 2010 après avoir été lancée en mai de la même année pour en étudier l’atmosphère. Mais lors de la phase finale d’approche de la sonde pour s’insérer en orbite vénusienne, l’allumage de son moteur principal devant apporter la poussée adéquate ne se fit pas. Le défaut eut pour cause l’apparition de sels sur une valve située entre un réservoir d’hélium et un réservoir de carburant, produisant un blocage d’une pièce dans le système de propulsion. Cette dernière poussée n’ayant pas eu lieu, la sonde rata Vénus et poursuivit sa route sur sa lancée initiale, se retrouvant de fait en orbite autour du Soleil, tout en restant sur une orbite proche de celle de Vénus…
Vue d'artiste de Akatsuki autour de Vénus (JAXA)
On pourrait presque dire que les japonais sont malheureusement coutumiers du ratage de mise en orbite. Akatsuki était leur première mission d’exploration planétaire depuis le lancement de leur sonde martienne Nozomi en 1998, qui rata elle aussi sa mise en orbite autour de Mars en 2003, sans avoir pu être récupérée…
Dans quelques jours, le 28 septembre, l’Inde va mettre en orbite pour la première fois un observatoire astronomique, et qui n’est pas comme les autres. Cet observatoire, du nom de ASTROSAT, comporte pas moins de cinq instruments différents, dont un double télescope et de multiples capteurs de rayons X. Il pourra scruter l’Univers simultanément dans toutes les longueurs d’ondes entre les rayons X durs et le visible, ainsi que détecter des particules chargées.
Schéma de ASTROSAT et ses cinq instruments (panneaux solaires repliés) (ISRO)
Avec ce lancement, l’Inde rejoindra le petit groupe des grandes puissances scientifiques qui font de l’astronomie en orbite (Etats-Unis, Europe, Japon), une grande première pour un pays émergent.
Les capacités d’ASTROSAT seront notamment très utiles pour l’étude des objets qui émettent à la fois en rayons X et dans des longueurs d’ondes plus grandes sur des durées très courtes, comme les noyaux actifs de galaxies ou bien les systèmes binaires X. Ces binaires X contiennent un objet très compact (le plus souvent un trou noir) et une étoile normale. Ces couples ne sont visibles que lorsque qu’ils produisent de brusques éruptions dans de multiples longueurs d’ondes. C’est en corrélant attentivement l’émission de rayons X et la partie UV et visible du spectre que l’on peut déterminer des paramètres-clé du disque d’accrétion à l’origine de l’éruption, à commencer par sa taille. Actuellement, les astronomes doivent utiliser plusieurs types de télescopes différents, pas tous forcément disponibles immédiatement quand une éruption de rayons X est détectée. Avec ASTROSAT, tous les instruments seront sur le même satellite, pointant déjà dans la même direction. L’information des différentes longueurs d’onde sera fournie simultanément juste après le déclenchement par la détection d’un flash de rayons X.
Et ASTROSAT sera quand-même utilisé comme une sentinelle, prévenant tous les observatoires terrestre de la détection d’une nouvelle éruption de binaire X pour qu’ils puissent la suivre, même avec du retard.
Les scientifiques de l’ISRO (Indian Space Research Organisation) ont conçu la mission il y a près de vingt ans déjà, à partir de 1996, et prévoyaient initialement de lancer ASTROSAT en 2007, mais ils ont subi des déboires à la fois budgétaires et technologiques qui ont provoqué une série de retards. L’imageur de rayons X mous a notamment était très délicat à construire par le Tata Institute of Fundamental Research de Mumbai, avec ses centaines de miroirs positionnés avec une précision d’une fraction de micron. Les autres institutions indiennes ayant participé au développement des instruments de ASTROSAT sont l’Indian Institute of Astrophysics, l’Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics et le Raman Research Institute. Et deux instruments particuliers ont bénéficié de collaborations avec les canadiens de la Canadian Space Agency et les anglais de l’Université de Leiscester.
Aujourd’hui, tous les feux sont au vert, ASTROSAT est installé dans la coiffe de la fusée indienne PSLV-C30 en compagnie de 6 autres mini-satellites, et il attend son lancement au centre spatial Satish Dhawan de l’ISRO à Sriharikota (Andhra Pradesh). Les Indiens se sont réservé la première année de l’observatoire pour leur propres recherches et offriront ensuite du temps d’observation à l’ensemble de la communauté scientifique. ASTROSAT est prévu pour fonctionner durant cinq ans.
On estime à 500 000 le nombre de
débris divers qui sont en orbite autour de la Terre : morceaux de
satellites âgés, pièces de fusées, débris de collisions de morceaux plus
gros... Une grande partie de ces débris, par leur collision, est
potentiellement mortelle non seulement pour les satellites, mais aussi pour les
astronautes qui vont séjourner sur l’ISS, comme l’a très bien montré le film Gravity l’année dernière.
Visualisation des débris en orbite autour de la Terre,
l'anneau correspond à l'orbite géostationnaire (ESA).
Les responsables de la NASA estiment
qu’un débris de 1 centimètre de diamètre constitue déjà une menace pour
la Station Spatiale Internationale (ISS). Il existe certes des systèmes de
détection permettant de localiser ces débris, mais les systèmes de suivi
actuels peuvent seulement détecter des objets de 10 cm au minimum, ce qui
signifie que les américains (les premiers impactés et impliqués) suivent seulement 23000 objets, soit moins de 5% des
objets dangereux.
C’est pour pallier à cette lacune
que l’US Air Force va déployer un
tout nouveau radar exclusivement dédié à cette tâche, prioritairement pour
protéger les satellites militaires et suivre encore plus précisément les
satellites de tous les pays, mais également au service des satellites
commerciaux ou scientifiques.
La première pierre de ce Space
Fence construit par Lockheed
Martin pour la bagatelle de 915 millions de dollars, doit être posée ce
mois-ci sur l'atoll de Kwajalein dans
les îles Marshall, pour être opérationnel en 2019. Space Fence devrait
pouvoir suivre 150 000 objets de plus que son prédécesseur devenu totalement
obsolète, des objets ayant une dimension
jusqu’à 5 cm environ.
Le radar Space Fence tire son nom de la configuration du faisceau qu’il va
créer. Plutôt que de concentrer son faisceau sur un objet particulier, il produira
de multiples petits faisceaux en éventail pour détecter les objets en orbite basse jusqu'à une altitude de 3000 km. Il sera
également capable de suivre des objets individuels sur des orbites plus élevées
grâce à la modulation de son faisceau, avec une précision fortement accrue par
rapport à celle du radar précédent. Ces améliorations seront telles qu’elles devraient
fournir un flux de données sans
précédent sur les débris dangereux. Ces données seront si imposantes qu’elles
ne pourraient même pas être traitées par les systèmes informatiques actuels,
qui devront donc être mis à niveau pour suivre l’évolution matérielle.
Destruction de l'ISS dans Gravity
Les opérateurs de satellites
civils se réjouissent, et en même temps sont un peu intimidés par ces flux de
données qu’ils recevront. Aujourd’hui, la plupart des avertissements de
collision se sont avérés être à faible
risque ou bien carrément des fausses alertes.
L'ISS exécute des manœuvres d'évitement seulement une fois ou deux fois
par an, alors qu’elle reçoit environ 12 à 15 avertissements par mois du JSpOC (Joint
Space Operations Center). Le nouveau Space
Fence multipliera le nombre d’avertissements par 10…
Le programme a déjà pris plusieurs
années de retard et l’US Air Force a dû revoir ses ambitions à la baisse. Le
projet initial prévoyait l’installation de 3 grands radars de ce type dispersés
sur plusieurs continents. Il n’y aura finalement qu’un second grand radar de
suivi qui doublera le Space Fence des
îles Marshall. Ce dernier devrait être construit dans l’hémisphère sud,
probablement en Australie, ce qui permettra de suivre des objets sur de plus
longues périodes tout au long de leur orbite. Il permettra également de
détecter un nombre important d'objets
qui ne peuvent être observés que dans l'hémisphère sud. Avec ce second radar,
le coût global se monterait à 2,1 milliards de dollars. Ces investissements sont aujourd’hui pris en charge par le gouvernement américain, via son besoin militaire, mais la question commence à se poser de la responsabilité des acteurs du spatial civil, qui sont de plus en plus producteurs et potentielles victimes de débris spatiaux. Une autre question lancinante est celle du nettoyage...
Vidéo de présentation de la proposition de Lockeed Martin pour le Space Fence en 2011
A plus de 4 milliards de kilomètres de la Terre, la sonde New Horizons en route vers Pluton, qu’elle doit atteindre en juillet 2015, risque fort de rater la moitié de sa mission initiale.
New Horizons a été lancée en 2006 avec deux objectifs : d’une part étudier Pluton et ses satellites, et d’autre part, étudier un objet de la ceinture de Kuiper (un OCK), ce grand réservoir de petits corps glacés aux confins du système solaire.
Le périple de New Horizons (NASA)
Mais le souci, c’est que l’OCK à visiter n’a pas été déterminé avant le lancement de New Horizons. C’est ce à quoi on pouvait s’attendre, sauf que les astronomes américains ont reporté leur choix à 5 ans après le lancement, en 2011. Pourquoi un tel report ? Simplement parce que la sonde New Horizons ne pourra atteindre qu’un cône d’espace déterminé, après son survol de Pluton, et il faut trouver un OCK qui se trouvera dans ce cône d’exploration à la date donnée (environ 2 ans après le passage près de Pluton. Et rechercher des OCK avant 2011 aurait été impossible à cause de la taille beaucoup trop grande du cône d’exploration possible sur la surface du ciel. Plus la sonde s’approche de Pluton, plus le cône se restreint.
Et jusqu’à aujourd’hui, les astronomes impliqués dans le projet ont utilisé deux télescopes : le télescope Subaru de 8,2 m à Hawaï et le télescope Magellan de 6,5 m au Chili. Ils ont trouvé 50 nouveaux OCK… mais aucun n’est à une distance suffisante pour être atteint par New Horizons. Or le temps presse de plus en plus, puisque New Horizons doit changer de trajectoire juste après son passage près de Pluton l’année prochaine, pour rejoindre ce fameux OCK. Evidemment, pour calculer avec une bonne précision la nouvelle trajectoire, il faut savoir un peu en avance quelle est la cible et quelles sont ces caractéristiques orbitales…
Les astronomes n’ont plus que quelques mois pour trouver un candidat intéressant et pour tout calculer. Pris par le stress, l’équipe en charge de cette quête vient de demander en urgence un énorme temps d’observation sur le télescope spatial Hubble (plus de 150 orbites d’observations), alors que ce dernier est déjà surbooké… Le comité du HST qui alloue les temps d’observation doit donner sa réponse le 13 juin prochain.
Une partie du problème rencontré par les chercheurs d’OCK est que la zone de recherche se trouve exactement dans plan galactique (la Voie Lactée que nous pouvons voir par nuit bien noire). C’est une zone où se trouvent énormément d’étoiles évidemment, et dont la luminosité noie celle des éventuels OCK présents en avant-plan.
Il y a aussi un problème moins avouable, qui est que le nombre d’OCK trouvables a été très surestimé par l’équipe américaine. Le nombre d’OCK de faible luminosité avait été extrapolé à partir de celui des OCK de forte luminosité, or il s’est avéré que la relation n’est pas linéaire du tout…
New Horizons croisant Jupiter,
en route pour Pluton (vue d'artiste/NASA)
Avec le temps d’observation qu’il leur reste d’ici à la fin 2014 sur Subaru et Magellan, la probabilité de trouver un bon OCK a été estimée être inférieure à 40%. Elle pourrait remonter à 90% si le temps d’observation demandé avec Hubble est accordé. C’est donc presque leur dernière chance. Sans Hubble, il serait peut-être encore possible de détecter un OCK en début d’année prochaine mais cela compliquerait sérieusement la mission car il faudrait alors que New Horizons attende un peu plus après son passage auprès de Pluton avant d’allumer ses moteurs pour modifier sa trajectoire, ce qui voudrait dire aussi que la sonde devrait effectuer un virage beaucoup plus serré que ce que les scientifiques souhaiteraient, pour atteindre la trajectoire correcte.
Dans le pire des cas, car ils l’imaginent aussi, bien sûr, New Horizons passerait quand même aux environs d’un OCK, mais beaucoup plus loin que ce qui était prévu initialement. Plusieurs cibles à longue distance ont été identifiées. Les planétologues se réconfortent quelque peu en se disant que même à grande distance, le télescope de 21 cm de New Horizons fera des meilleures images d’OCK que celui de 2,4 m de Hubble en orbite terrestre… On se console comme on peut.
Désolé de vous décevoir, mais nous n'irons jamais voir une exoplanète de près, jamais! C'est notamment la raison pour laquelle l'existence de milliards d'exoplanètes ne m'émeut guère. Et ça explique aussi entre autres pour quelle raison nous n'avons jamais reçu la visite d'aliens depuis que l'écriture existe ici-bas. Vous pourrez me rétorquer qu'il ne faut jamais dire "jamais". Vous avez raison, mais là, tout de même...Tentons donc une petite démonstration.
Prenons le cas d'une exoplanète qui serait très intéressante au vu de ces caractéristiques et qui serait située très près de nous, disons à 10 années-lumière. Imaginons que l'on souhaite aller l'explorer.
C'est loin...
10 années-lumière. Tout le problème est là. A l'échelle de la galaxie, cette distance est ridicule, la Voie Lactée faisant environ 200 000 années-lumière de large.
Mais pour nous, c'est loin, 10 années-lumière, très loin. Beaucoup trop loin pour une espèce comme la nôtre.
On peut rappeler qu'une année-lumière fait environ 9000 milliards de kilomètres. Un bon repère de ce que nous parvenons à produire de mieux en termes de voyages spatiaux est le programme des sondes Voyager. Voyager 1 vient tout juste l'année dernière de quitter le système solaire, au bout de 37 ans de voyage. Elle se trouve aujourd'hui à une distance de 0,0019 année-lumière de la Terre, en 37 ans...
Pour parcourir les 10 années-lumière de notre cas de figure, une sonde du même type devrait ainsi voyager durant 195 000 ans.
Mais, allez, soyons optimistes envers les progrès techniques, imaginons que nous parvenions à créer des sondes qui peuvent aller 10 fois plus vite! Le voyage ne durerait donc alors plus qu'un peu moins de 20000 ans.
De l'énergie pendant longtemps
Mais au fait, vous imaginiez quoi ? Une mission de robot, ou bien une mission habitée ? C'est très différent. Mais dans les deux cas, il faut pouvoir transmettre des informations à la Terre, le but est tout de même d'explorer et de transmettre ce que l'on découvre à l'humanité. Il est donc nécessaire d'utiliser de l'énergie, et de pouvoir envoyer et recevoir des signaux électromagnétiques.
RTG au Pu-238 de Cassini (NASA)
Je ne vous cache pas que les panneaux solaires fonctionnent encore jusque Mars mais au-delà ça devient vite problématique. La luminosité du Soleil devient bien trop faible pour être utilisée et c'est une autre source d'énergie qu'il faudra utiliser. Aujourd'hui, toutes les sondes partant au loin comme les Voyager, Cassini ou autre New Horizons utilisent des générateurs thermo-électriques à base de plutonium, qui fournit naturellement de la chaleur par sa désintégration radioactive. Mais comme tous les corps radioactifs, il possède une période de décroissance déterminée et on considère que la radioactivité a totalement disparue au bout de 10 fois la période de l'isotope. Cette période vaut 86 ans pour le Plutonium 238. Au bout de 860 ans, on n'a donc plus d'énergie. Il faudra trouver encore une autre source d'énergie pour tenir 20000 ans.
Mais bon, imaginons que l'esprit humain du futur saura inventer l'énergie absolue, un réacteur à fusion nucléaire miniaturisé qui tient dans une sonde et lançons notre robot vers cette exoplanète qui nous semble pouvoir abriter la vie...
Nous sommes en 2314. La fusée part. La sonde, judicieusement baptisée New Earth voyage durant 20000 ans en ligne droite droit vers Kepler-5267b, qui est notre cible. Rappelons qu'elle va 10 fois plus vite que ce qu'on sait faire et qu'elle embarque un réacteur à fusion nucléaire miniaturisé, dont la version grosse comme un immeuble n'existera même pas en 2050.
Pour tout savoir sur cette attrayante exoplanète, nous devons écouter la sonde quand elle arrivera sur place, 20000 ans plus tard. Mais avant qu'elle arrive sur place, il faut qu'elle "freine", et la meilleure façon de faire, c'est d'utiliser les rebonds gravitationnels, comme ce que l'on fait couramment avec toutes nos sondes d'exploration du système solaire. Mais pour bien faire les choses, il faut connaître au moins aussi bien le système de Kepler-5267b que notre propre système solaire, de manière à pouvoir calculer très précisément la trajectoire à emprunter et le moment à la minute voire à la seconde près.
Admettons que nos futurs astronomes soient des astromètres hors-pairs et parviennent à tout connaître sur le système de Kepler-5267 pourtant situé à 10 années-lumières, et qu'ils parviennent à calculer très précisément tout ça.
Transmettre dans le temps
Mais que ce passera-t-il durant les 20000 ans qui vont s'écouler entre le lancement de New Earth et son arrivée autour de Kepler-5267b ? Comment conserver et transmettre l'information dans le temps ?, comment faire comprendre aux scientifiques du futur qu'ils doivent écouter la sonde New Earth à partir d'un certain jour à 20000 ans d'intervalle ?
Ecouter la sonde. La puissance de notre réacteur à fusion nucléaire miniaturisé ne sera tout de même pas fantastisque, et il est fort à parier qu'à 10 années-lumière de distance, le signal sera très très faible. La technologie dans 20000 ans aura peut-être même rendue impossible la détection de ce signal en occupant toutes les bandes électromagnétiques. Ou seulement à cause de la température de l'atmosphère (mais c'est une autre histoire).
Le petit soucis de la transmission sera également que le signal mettra 10 ans à transiter entre la sonde et la Terre. Il n'y a donc pas d'interactivité possible.
Le transfert d'information ne devrait se faire que dans le sens sonde-Terre. Reste aux hommes du futur lointain à décoder l'information selon les éléments qu'ils auront conservé durant 20000 ans... Il faut penser aux informations que nous ont transmises les hommes de Néandertal pour s'imaginer la situation.
Des hommes irradiés ou des robots obsolètes
Je vois déjà les plus hardis d'entre vous se dire : mais si c'est si compliqué, pourquoi ne pas envoyer des hommes ? Bien sûr. Envoyons des hommes, et des femmes, car il en faudra. Il faudra en fait une très grande population, et pas seulement un petit équipage bien entendu. 20 000 ans c'est 700 générations. Une sorte d'arche de Noé, où il faudra faire vivre des centaines de personnes durant 200 siècles, confrontés à de multiples mutations génétiques provoqués par le rayonnement cosmique incessant, sans possibilités de créer par eux-mêmes le progrès scientifique et technique nécessaire à leur évolution. Oublions...
Passons à la cryogénisation des corps. Il ne reste plus que ça. Il faut dormir pendant 20000 ans. Et surtout il faut que le système de cryogénisation tienne le coup pendant tout ce temps, et par exemple que notre réacteur à fusion ne vienne pas à bout de son deutérium et de son tritium. Hum. Ce qu'il y a, c'est qu'au moment du lancement, les réacteurs à fusion n'existeront que depuis 250 ans à peine, on ne les aura jamais testé sur des périodes plus longues. Idem pour les systèmes à cryogénisation. Pour tenir 20000 ans, c'est chaud. En plus, ça ne marche que dans les films, la cryogénisation, mais bon, imaginons qu'en 2314 cela fonctionne.
2001, L'Odysée de l'Espace, S. Kubrick
Nos astronautes se réveillent à l'approche de Kepler-5267b, réveillés par l'ordinateur de bord, qui n'a pas planté durant 20000 ans, bien sûr. Leur corps a subi les dégâts des rayonnements cosmiques durant tout le trajet. Le froid cryogénique à endormi l'activité réplicatrice de leurs cellules mais leur ADN n'en est pas moins complètement détruit par les rayons cosmiques. Dès leur réveil, leur organisme se remet en route mais il fait n'importe quoi, leur durée de vie est de fait très limitée. Et ils sont de plus livrés à eux-mêmes, toute discussion avec la Terre étant impossible pour les mêmes raisons dites précédemment. Admettons qu'ils découvrent une planète extraordinaire, habitable, géniale et tout et tout, voire habitée... Ils envoient donc toutes les informations recueillies vers la Terre pour terminer leur mission. Mais les hommes sur Terre ne sont plus les mêmes qu'eux. La probabilité qu'ils ne les aient pas oublié durant tout ce temps est assez faible, ce qui fait de cette mission une mission non seulement suicidaire mais aussi assez vaine...
Jamais pour nous, jamais pour eux...
Notre exemple concernait une planète fictive située à 10 années-lumière et un vaisseau allant 10 fois plus vite que ce qu'on sait faire.
L'exoplanète le plus prometteuse aujourd'hui Kepler-186f se trouve non pas à 10 années-lumière, mais à 500 années-lumière. Il faut donc multiplier par 50 les durées évoquées ci-dessus. En imaginant encore de plus grandes prouesses technologiques avec une vitesse du vaisseau encore multipliée par 10, soyons fous, la durée pour atteindre Kepler-186f par un robot ou des hommes congelés serait de 100 000 ans.
Quel dirigeant ou organisme parviendrait à trouver le financement pour un projet de ce type ? Jamais cela ne peut voir le jour, jamais...
Et si vous vous demandez pourquoi nous n'avons jamais eu la visite de créatures extra-terrestres, vous avez je l'espère un début de réponse. Il est probable que les extra-terrestres intelligents même les plus évolués et même immensément riches ne soient au final pas suicidaires...
Vos commentaires sont les bienvenus, comme toujours!
En janvier 2012, je vous parlais ici d'un projet un peu fou de drone à propulsion nucléaire (en fait un générateur électrique au Plutonium-238) pour explorer l'atmosphère de Titan (voir là).
Ce projet, avec de nombreux autres, va probablement ne jamais voir le jour. Pour tout dire, c'est toute l'exploration des planètes lointaines ou obscures qui vient d'en prendre un sérieux coup. Le drone de Titan, AVIATR devait utiliser un générateur au Plutonium-238 d'un nouveau genre, basé sur le principe thermodyamique de Stirling, appelé ASRG.
New Horizons (NASA/JHUAPL/SwRI)
Le problème des générateurs électriques au Pu-238 est que nous n'avons presque plus de stocks de Pu-238 utilisables et le rendement énergétique des générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) actuels est déplorable, à peine 8%. Les nouveaux RTG de type Stirling permettraient de multiplier par 4 le rendement énergétique de tels systèmes, donc d'économiser d'autant la quantité de Pu-238 en attendant d'en produire de nouvelles quantités.
Mais voilà, le directeur de la Planetary Science Division de la NASA, Jim Green, vient d'annoncer que les études sur le Advanced Stirling Radioisotope Generator (ASRG) seraient arrêtées du fait de coupes budgétaires.
Cela faisait 10 ans que la NASA conduisait des études sur ce générateur à radioisotope, qui devait arriver à maturité aux environs de 2016.
Les conséquences sont très importantes. Les sondes et autres robots qui explorent des zones où ils ne peuvent pas exploiter l'énergie solaire, c'est à dire au delà de Jupiter, sur des surfaces poussiéreuses comme Mars, ou encore lors de passages fréquents dans des zones d'ombre, ont pour seule source d'énergie possible une source d'énergie thermique pouvant être transformée en électricité. Le plutonium 238 est un élément de choix, il chauffe naturellement tout seul grâce à sa radioactivité alpha et ce durant des dizaines d'années sans interruption. Les américains et les russes ont utilisés de tels générateurs à radioisotope depuis les années 1960, mais les stocks se sont réduits très grandement depuis les années 1990. Le programme ASRG avait justement été créé pour étendre la possibilité d'utiliser le stock restant en attendant de produire de nouveaux stocks.
Principe de fonctionnement de l'ASRG (NASA)
La NASA a bien initié la reprise de la production de Pu-238 par le Department Of Energy américain, mais les premières centaines de grammes ne pourront être utilisables qu'à partir de 2019. Et quand bien même, le DOE ne produira au maximum que 1,5 kg de Pu-238 par an, ce qui reste très faible. Curiosity, par exemple, possède un RTG de près de 5 kg de plutonium, la sonde New Horizons en route vers Pluton, emporte avec elle un RTG muni de 11 kg de Plutonium-238, et la sonde Cassini en orbite autour de Saturne, qui nous envoie de si belles images, est alimentée par 33 kg de plutonium. Il faudrait donc attendre 20 ans pour produire le RTG de Cassini au rythme envisagé...
La sonde Cassini en orbite autour de Saturne (NASA)
Le programme ASRG était inclus dans le budget de la Planetary Science Division consacré à la technologie, qui doit prendre en charge, de façon assez inhabituelle, la totalité de la création et de la maintenance des infrastructures associées au Pu-238. Les décisions budgétaires ont donc laissé la NASA sans choix : entre le développement d'un générateur beaucoup plus efficace et la continuité de la production de plutonium-238, c'est la production du précieux isotope qui était bien sûr la plus cruciale.
Il y aura donc beaucoup moins de missions vers le lointain ou l'obscur dans les années à venir...
Tout juste située à côté d'Orion se trouve la constellation du Taureau, qui recèle elle aussi quelques merveilles. Il vous suffit de regarder en direction du Sud, vous reconnaissez facilement Orion et son baudrier, regardez à sa droite, légèrement plus haut, vous distinguez une étoile très orangée, c'est l'étoile principale du Taureau, Aldébaran. Non loin de là, vous pouvez certainement voir un petit groupe de six ou sept petites étoiles très serrées, une sorte de Grande Ourse miniature, les Pléiades, c'est un joyaux sur lequel nous reviendrons...
Et nous allons voir que le Taureau a aussi d'autres cordes à son arc..
Traçons maintenant les différentes constellations qui entourent Orion pour bien repérer le Taureau.
Vous le voyez ? Rapprochons nous maintenant de plus près pour en explorer les objets intéressants...
Nous commençons notre périple taurin par un coup d’œil sur l'étoile qui nous a permis de localiser si facilement la constellation : Aldébaran. Cette étoile énorme (44 fois la taille du soleil) possède une couleur très spécifique, d'un orange cuivré. C'est une géante rouge de magnitude 0,85 qui a fini de consommer tout son hydrogène et qui est en train de dévorer son hélium...
Je vous invite ensuite à remonter en direction de l'étoile brillante qui surplombe Orion et le Taureau et qui s'appelle Alnath. Vous vous arrêterez sur NGC1647 qui est un grand amas ouvert composé de nombreuses étoiles assez brillantes. Cet amas doit être privilégié à faible grossissement pour bien en profiter. Nous poursuivons notre montée vers le Nord pour retrouver un autre amas ouvert, NGC 1746, lui aussi assez étendu, mais moins dense que NGC 1647. Cet amas devra être observé avec un grossissement encore plus faible que précédemment, moins de 40X.
Vous poursuivrez votre voyage cette fois-ci en bifurquant légèrement vers Orion et Bellatrix. A environ 1/3 de la distance séparant NGC 1746 et Bellatrix se trouve une belle curiosité. Là encore il s'agit d'amas ouverts. Mais il y en a deux. Très proches l'un de l'autre, et suffisamment différents.
Alors que NGC 1807 est un amas ouvert plutôt petit et peu peuplé, NGC 1817, lui, est un bel amas ouvert, bien plus riche et plus dense que NGC 1807, ces étoiles sont en revanche assez faibles.
Nous continuons ensemble notre exploration du Taureau en remontant tout en haut, pas loin de Alnath avec un objet historique. Historique parce qu'il est le premier qu'a catalogué Charles Messier en lui affectant le numéro M1, mais aussi par son histoire... En effet M1 est la nébuleuse du Crabe, dont l'origine est très bien connue, puisqu'il s'agit des restes gazeux d'une étoile qui a explosé en 1054, il y a presque 1000 ans maintenant. Cette supernova a été observée à l'époque par les astronomes chinois qui en ont écrit l'observation...
C'est aujourd'hui une nébuleuse brillante de forme un peu oblongue. On reconnaît facilement sa silhouette si caractéristique à grossissement fort.
M1
Quittons maintenant le monde nébuleux et je vous emmène voir une étoile, disons plutôt des étoiles. Entre M1 et Alnath se trouve la dénommée 118 Tau qui a l'intérêt d'être une étoile double (magnitudes 5.8 et 6.7), séparées par 4.7'', une blanche et sa compagne légèrement bleutée.
Redescendons maintenant de l'autre côté du Taureau. Nous nous dirigeons vers les Pléiades, mais en s'arrêtant à mi-chemin environ. Il y a là deux étoiles doubles dignes d'intérêt, situées non loin, à moins de 2° l'une de l'autre : Phi Tau etKhi Tau. Phi Tau a ma préférence du fait de son beau contraste de couleurs : jaune et bleu, mais Khi est amusante à séparer, même si le jeu en est facile.
Avant de finir en beauté par le plus bel objet du Taureau, nous devrons passer quand même quelques minutes, voire un peu plus sur un objet difficile à voir. Il s'agit de NGC 1514, une nébuleuse planétaire assez étendue, pas tout à fait ronde, qui est située autour d'une étoile brillante. L'utilisation d'un filtre de type OIII est vivement recommandé afin de bien discerner les contours de cette nébuleuse planétaire.
Nous arrivons maintenant au clou du spectacle que peut nous offrir le Taureau, avec cet amas que nous avons déjà vu au départ de notre voyage. Nous le voyons bien à l’œil nu, et c'est probablement avec de simples jumelles que vous pourrez admirer le mieux M45, les Pléiades, ce magnifique amas ouvert très vaste parsemé de volutes nébuleuses. Si on arrive à distinguer environ une petite dizaine d'étoiles à l’œil nu, M45 recèle en fait pas moins de 3000 étoiles.
Et l'usage d'un télescope permettant un grossissement conséquent n'est pas utile, bien au contraire, du fait de l'étendue de l'amas, large de 13 années-lumière mais situé à 400 années-lumière de nous, ce qui fait en apparence 4 fois le diamètre apparent de la Lune!
Je vous parle souvent ici des
rayonnements gamma, rayonnements X et autres rayons cosmiques ultra
énergétiques en tous genres. Il faut se rappeler que l’atmosphère de la Terre
ainsi que (et surtout) son champ magnétique, sont des boucliers très efficaces
pour nous protéger des rayons cosmiques. Ce n’est plus le cas dès lors que l’on
se trouve éloigné de ces précieux boucliers
La sonde Curiosity qui arpente actuellement la planète Mars est munie d’un
détecteur de radiations nommé RAD (Radiation
Assesment Detector). Afin de connaître en détail quelle dose de rayonnement
est subie au cours d’un trajet Terre-Mars, les scientifiques de la NASA ont mis en route ce détecteur dès
le départ de la sonde en décembre 2011, jusqu’à son arrivée en orbite de la
planète rouge en juillet 2012. Les résultats de mesure viennent d’être publiés
dans la revue Science, et ils sont
édifiants.
Schéma de l'instrumentation de Curiosity
Deux sortes de rayons cosmiques
peuvent poser un problème de santé à de futurs astronautes durant un long
voyage : d’une part les rayons cosmiques galactiques (RCG), venant de l’extérieur
du système solaire et produisant une exposition continue, et d’autre part les particules
solaires énergétiques (PSE), qui sont sporadiquement accélérées près du soleil
lors des éruptions et des éjections de masse coronale.
Les RCG sont des particules très
énergétiques et très pénétrantes qui ne sont pas stoppées par les blindages
somme toute modeste d’un vaisseau spatial, elles sont constituées de toutes
sortes d’ions, avec une forte proportion de protons (85%) et d’hélium (particules
alpha, 14%), dont l’énergie peut s’élever jusqu’à 1000 MeV/nucléon. Le 1%
restant est constitué d’ions énergétiques à grand numéro atomique (dénommés
HZE, hauts Z énergétiques).
Les PSE sont principalement des
protons de plus faible énergie, environ quelques centaines de MeV. Les
événements PSE peuvent induire des flux très importants mais sur des périodes
très courtes. Leur énergie plus réduite que celle des RCG fait que les
blindages utilisés dans un vaisseau spatial sont plus efficaces pour les
atténuer.
A partir des flux de particules
mesurés tout au long du trajet, les physiciens américains ont calculé la dose équivalente
correspondante, de la même manière que l’on peut calculer la dose équivalente
que l’on subit quotidiennement par la radioactivité naturelle, lorsqu’on passe
une radio, ou lorsqu’on travaille à Fukushima…
Eruption solaire, source de protons (PSE)
Le calcul d’une dose équivalente
prend en compte toutes les différences existantes pour les différentes
particules en jeu, leur nature (proton, photon X, ion, …), leur énergie, et
leur types d’interactions avec les cellules biologiques de nos organes. La dose
équivalente est exprimée en Sievert (Sv) ou en milliSievert (mSv).
Pour fixer les ordres de grandeur,
voici quelques valeurs de doses :
Radioactivité naturelle en France au niveau de la mer : 2 mSv
par an
Limite maximale pour un travailleur de l’industrie
nucléaire : 20 mSv par an
Radio du thorax : 0,05 mSv
Scanner abdomino-pelvien : 12 mSv
Dose moyenne reçue en
1986 par un habitant vivant à 30 km de Tchernobyl : 50 mSv
Dose moyenne reçue en quelques mois par un
«liquidateur» de Tchernobyl : 100 mSv
Dose reçue entre mars 2011 et mars 2012 par le « liquidateur »
de Fukushima le plus exposé : 679 mSv
Le détecteur RAD de Curiosity est constitué de deux
sous-systèmes : un détecteur silicium et un scintillateur, permettant d’obtenir
deux mesures différentes et redondantes. Il était placé sur le dessus du Rover
dans la sonde Mars Science Laboratory.
Les parois de la sonde ainsi que les réservoirs de carburant fournissaient un
blindage aux rayonnements relativement représentatif de ce que pourrait être
celui d’une mission habitée.
Le détecteur RAD (NASA/JPL/Caltech)
Les mesures ont été effectuées
durant 253 jours, entre le 6 décembre 2011 et le 14 juillet 2012. Curiosity étant munie d’un générateur
isotopique au plutonium-238 étant lui-même une source de rayonnements, les
physiciens ont soustrait ce bruit de fond des mesures. Ils sont également parvenus
à isoler les deux composantes de rayonnement cosmique, et à en calculer la dose
équivalente pour chacune d’entre elles. En effet, durant le voyage, 5
événements PSE ont eu lieu.
Les résultats sont les suivants :
la dose équivalente pour les RCG vaut 1,84 mSv/jour ; la dose équivalente intégrée
pour les PSE durant les 253 jours du trajet : 24,7 mSv. Rapporté en dose
équivalente par jour, on obtient au total une valeur de 1,94 mSv/jour dont 5% provient des événements solaires.
La durée généralement envisagée par
les agences spatiales pour un trajet d’une mission habitée vers Mars est de 180
jours. En considérant un blindage de vaisseau similaire ainsi qu’une activité
solaire du même ordre que celle que connut Curiosity
sur sa route, on peut calculer facilement la dose totale subie par l’équipage
du vaisseau, sans oublier l’aller et le retour: 180x2x1,94 = 697 mSv.
Mais les astronautes ne feraient
pas uniquement un poser de pied pour repartir aussitôt ! Il faut également
tenir compte d’une certaine durée de séjour sur place. Et il se trouve que Mars
ne possède pas de champ magnétique et d’atmosphère protecteurs comme la Terre…
On peut raisonnablement penser que pour un trajet aller-retour de 1 an, la
mission devrait durer au moins plusieurs mois sur la planète rouge. Considérant
un séjour de 4 mois, soit 120 jours, la dose équivalente à ajouter se monte à
232 mSv, qui est probablement sous-évaluée car une bonne partie du temps serait
passée sans protection contre les rayonnements.
Tous comptes faits, en revenant
sur Terre sains ( ?) et saufs, nos astronautes auront été exposés à une
dose équivalente au minimum de 930 mSv
sur une durée de 16 mois.
Cette dose est égale à celle que le français moyen reçoit
naturellement au niveau de la mer (radioactivité du sol, radon, rayons
cosmiques) en 465 ans… et est bien
supérieure à celle du liquidateur de Fukushima le plus atteint…
Répartition de la dose moyenne reçue en France (CNRS/IN2P3)
Curieusement (ou pas) la NASA s’est
fixé une limite maximale de dose pour la totalité d’une carrière d’astronaute
il y a plusieurs années, et elle vaut 1000 mSv. Cette limite a été calculée (cyniquement)
pour correspondre à un risque de mort par cancer radio-induit de 3%... (rappelons
que les limites de doses les plus élevées chez nous sont celles de l’industrie nucléaire
est sont de 20 mSv/an). Une carrière d’astronaute serait donc équivalente à 50
ans de travailleur du nucléaire…
On voit que le chiffre obtenu
pour la dose du voyage Terre-Mars avec séjour est presque identique à la limite
fixée par la NASA.
De futurs astronautes
explorateurs de Mars ont vraiment intérêt à bien profiter de leur séjour, car il
est fort probable qu’ils auront de gros soucis de santé à leur retour, et de
toute façon, ils auront dépassé leur quota de dose et ne pourront plus jamais
espérer retourner dans l’espace…
Désolé, mes p'tits gars, c'est non, vous ne serez pas plus liquidateurs de centrale nucléaire accidentée qu'explorateurs de Mars!...
Références :
Measurements of
Energetic Particle Radiation in Transit to Mars on the Mars Science Laboratory
C. Zeitlin et al.
Science (31 May 2013) Vol. 340 no. 6136 pp.
1080-1084
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On peut rappeler qu'une année-lumière fait environ 9000 milliards de kilomètres. Un bon repère de ce que nous parvenons à produire de mieux en termes de voyages spatiaux est le programme des sondes Voyager. Voyager 1 vient tout juste l'année dernière de quitter le système solaire, au bout de 37 ans de voyage. Elle se trouve aujourd'hui à une distance de 0,0019 année-lumière de la Terre, en 37 ans...
Ecouter la sonde. La puissance de notre réacteur à fusion nucléaire miniaturisé ne sera tout de même pas fantastisque, et il est fort à parier qu'à 10 années-lumière de distance, le signal sera très très faible. La technologie dans 20000 ans aura peut-être même rendue impossible la détection de ce signal en occupant toutes les bandes électromagnétiques. Ou seulement à cause de la température de l'atmosphère (mais c'est une autre histoire).
