Les humains vont-ils jamais construire des vaisseaux spatiaux?

"Vivrons-nous un jour parmi les étoiles?"

C’est la grande question de Rachel Armstrong - à laquelle elle est déterminée à répondre. Professeur d’architecture expérimentale à l’Université de Newcastle au Royaume-Uni, Armstrong a pensé à la construction à zéro g durant toute sa carrière et plus particulièrement depuis qu’il a rejoint Icarus Interstellar, un projet international conçu pour promouvoir et faciliter le vol interstellaire au XXIe siècle. «Il faut dépasser nos limites et être plus que ce que nous sommes en ce moment», dit-elle. «La question du vaisseau spatial concerne vraiment la nature de l’humanité. Et c’est différent de demander si nous pouvez construire un vaisseau spatial."

Le peut ou ne peut pas changer, mais ce qui serait ou ne serait pas un produit de l’humanité elle-même - notre raisonnement, nos priorités. Le contexte de la question du vaisseau spatial est la croissance démographique, la dégradation de l’environnement, la recherche scientifique et l’impulsion à explorer. Par rapport à tout cela, il est facile de définir le sujet de l'enquête: Un vaisseau spatial, selon Armstrong, est un navire qui peut être utilisé pour transporter la vie organique dans des mondes extérieurs à notre système solaire. Deux caractéristiques principales distinguent un vaisseau spatial d'autres types d'engins spatiaux: la capacité de rester en vie à bord pendant une longue période et la possibilité de la mener sur d'autres planètes et planètes.

La vie dans l'espace est une chose que nous pouvons faire. C’est ce que propose l’ISS. Ce que l’ISS ne peut pas faire, c’est se déplacer sur des distances galactiques. La propulsion est, quand il s'agit de vaisseaux spatiaux, le problème. Les scientifiques estiment que pour atteindre un autre système stellaire d'ici 100 ans, un engin spatial devrait voyager à une vitesse d'environ 10% supérieure à celle de la lumière. Sans un lecteur de chaîne, les choses sont difficiles.

Armstrong pense que parmi les technologies actuelles ou proposées, les voiles solaires sont les plus réalistes. Une voile solaire utilise essentiellement la pression de rayonnement émise par les étoiles comme force propulsive. La pression de rayonnement dans ce cas pousserait contre de grands miroirs ultra-minces fixés à l’engin spatial, comme une voile, le faisant avancer à très grande vitesse. C'est un type de propulsion (relativement) abordable. En fait, il est tellement bon marché qu’il est à la base du projet LightSail financé par les citoyens de la Planetary Society, qui a organisé un vol d’essai en juin 2015. Il n’est pas nécessaire de transporter ni de stocker quelque type de propulseur à bord.

«Nous pouvons réellement commencer à construire cela», déclare Armstrong.

Mais il y a des inconvénients. Si des fragments inattendus de poussière et de débris spatiaux heurtent le matériau fin de la voile, le tout peut être endommagé de manière irréversible en quelques secondes. Selon Armstrong, une sonde robotisée à la recherche de tels débris spatiaux pourrait aider à fournir un avertissement précoce, mais la voile aurait toujours besoin d'exécuter des manœuvres d'évitement. S'il n'y avait pas de systèmes de propulsion de secours à bord, les astronautes seraient totalement à la merci des pressions de radiation et des vents solaires, qui sont moins que prévisibles.

Il existe d'autres technologies de propulsion plus radicales qui auraient probablement plus de sens pour les plus gros types de vaisseaux spatiaux. Le nucléaire a le plus de sens. Nous pouvons déjà faire de la fission nucléaire (c’est ainsi que nous alimentons les réacteurs nucléaires sur Terre), mais la fusion nucléaire serait beaucoup plus efficace. De nombreux autres types de technologies conceptuelles reposent sur la technologie de la fusion, comme l’utilisation de lasers et de faisceaux d’électrons pour faire avancer un navire. Malheureusement, nous ne semblons pas être plus près de faire de la fusion une réalité qu’il ya dix ans.

L’autre obstacle au design d’un vaisseau est l’habitabilité. C’est une chose d’envoyer des gens dans l’espace et une autre de les maintenir en vie. Armstrong prétend que ce dernier peut être fait, mais seulement avec de la terre.

«Si nous voulons survivre, nous aurons besoin de sol», dit-elle. "C’est là que se trouve la matière organique."

Le sol est nécessaire à la croissance des plantes, ce qui est nécessaire pour produire de l'oxygène, des fruits et des légumes. Différents types de plantes pourraient également fournir une tonne de matières organiques différentes utiles dans une grande variété de circonstances. Malheureusement, cette recherche est difficile à poursuivre. Le Traité international sur l'espace extra-atmosphérique de 1967 limite les expériences sur les microorganismes dans des environnements extrêmes. En supposant que le traité soit modifié, les scientifiques devraient trouver un moyen d'utiliser des processus chimiques dynamiques pour terraformer des zones très localisées. Cela nécessiterait des «super sols».

«Nous pouvons concevoir des tissus complexes et sophistiqués qui vont au-delà de l'idée que l'eau et l'air sont mélangés dans certains rapports», explique Armstrong. «Si nous introduisions de manière stratégique différents types d’organismes et peut-être même des tissus technologiques, nous pourrions constater que les sols peuvent faire beaucoup plus que ce qu’ils font de façon naturelle.»

La biologie synthétique pourrait même nous aider à utiliser des plantes bio-ingénieurs qui pourraient jouer un rôle essentiel dans un environnement de vaisseau spatial. Ces usines pourraient être conçues pour produire de l'oxygène en plus grandes quantités, vivre avec moins de ressources, filtrer les systèmes aquatiques pour recycler l'eau potable, produire des fruits et des légumes plus rapidement, etc.

Mais un habitat durable ne signifie pas simplement fournir les ressources nécessaires à la croissance de la vie. Armstrong a passé beaucoup de temps à explorer les «technologies vivantes», dans lesquelles les matériaux métaboliques agissent comme «une interface chimique ou un langage par lequel des structures artificielles telles que l'architecture peuvent se connecter à des systèmes naturels». Ces matériaux possèdent essentiellement des traits métaboliques qui leur permettent se transformer en différents états à travers des processus énergétiques. Armstrong cherche avant tout à comprendre comment les matériaux métaboliques pourraient participer à la création d'un paysage écologique aux côtés de matériaux structurels plus classiques.

Un exemple est «les gouttelettes d'huile de protocole» qui peuvent se déplacer dans un environnement et subir des comportements complexes en fonction de l'évolution des conditions. Cela pourrait vouloir dire devenir plus sensible et moins sensible à la lumière; réagir aux vibrations et aux secousses; modifier les compositions d'air changeantes en éliminant différents types de déchets; ou même se réparer après avoir été endommagé. Cette dernière capacité pourrait être particulièrement utile pour créer une couche de coque de vaisseau spatial qui aide à minimiser les dommages infligés par d'autres objets invisibles nuisant à l'espace, tels que de petites roches ou des morceaux de glace.

Ces obstacles font qu’il est improbable que nous respections la date butoir du navire 2100 imposée par Armstrong. Même si les contraintes technologiques ne constituaient pas un problème, des forces économiques et politiques ralentiraient sans aucun doute le processus. Néanmoins, Armstrong espère qu'avec un intérêt accru pour retourner sur la Lune et amener les humains sur Mars, nous pourrions bientôt créer une station de recherche dédiée uniquement à la construction d'un vaisseau spatial.

"Nous sommes très sérieux dans la création d'une civilisation interplanétaire", a déclaré Armstrong.

«Bien que cela ressemble à de la science-fiction, penser aux vaisseaux spatiaux nous invite à réfléchir de manière stratégique à la manière dont nous construisons les choses à long terme, pour les générations à venir. Nous ne savons pas ce qui va se passer ensuite, mais nous devons aller dans l’inconnu."