Un casting d'étoiles Hawking est-il possible?

Un casting d'étoiles Hawking est-il possible?

Vu à l’échelle cosmique, l’humanité vit sur un minuscule grain de sable, flottant dans un océan d’une profondeur inimaginable. Les vastes étendues de l'espace séparent même les étoiles les plus proches, garantissant que si une forme de vie intelligente essayait de se répandre dans la galaxie, un effort considérable serait alors nécessaire pour vaincre les mers interstellaires.

Lorsque nous regardons les étoiles, dans l’espoir de pouvoir les visiter un jour, nombreux sont ceux qui affirment que les voyages interstellaires sont impossibles. À la fin, le système stellaire connu le plus proche est à plus de 4 années-lumière de la Terre.

Réfléchissons un instant: il faudra 8 minutes et 20 secondes à la lumière pour se déplacer de la surface du Soleil à l'atmosphère de notre planète. Par conséquent, lorsque vous regardez le Soleil, sachez que la chaleur solaire que vous ressentez sur votre visage a parcouru 90 millions de milles à travers l'espace interplanétaire et est arrivée sur votre peau près de 9 minutes plus tard.

Mais la lumière met environ quatre ans et demi à parcourir notre Soleil jusqu'à Alpha Centauri, le système d'étoiles le plus proche situé en dehors de notre système solaire, pour couvrir 26 000 milliards de kilomètres d'espace interstellaire. Nous avons maintenant une idée de cette échelle; Si nous envoyions un vaisseau spatial à Alpha Centauri en utilisant les méthodes de propulsion actuellement disponibles, il nous faudrait environ 80 000 ans. Il n’est donc pas surprenant que nous nous sentions en quarantaine parmi le vide cosmique.

Comme nous pouvons le constater, le parcours interstellaire n’est pas si facile à réaliser et constitue un défi historique. Des efforts mondiaux devront être déployés pour le rendre possible. Et de plus en plus de scientifiques comprennent qu’en fait, c’est tout à fait possible.

Alors, mardi, jour du 55e anniversaire du lancement héroïque de Youri Gagarine dans l'espace, une déclaration a été faite à propos de Starshot Breakthrough, le monde a soudainement découvert qu'il existait un groupe d'ingénieurs, de scientifiques, de futurologues et d'entrepreneurs qui voyaient un avenir dans lequel L’humanité franchira ce pas important dans les profondeurs de l’inconnu en envoyant une flotte de minuscules robots de recherche à cette destination "impossible" - Alpha Centauri. De plus, la physique théorique britannique Stephen Hawking pèse lourdement sur ses efforts, tandis que le milliardaire russe Yuri Milner investit jusqu'à 100 millions de dollars au début du projet. Des personnalités telles que Mark Zuckerberg siègent au conseil d'administration et l'ancien directeur du Centre de recherche Ames de la NASA, Pete Warden, dirigera le projet. Bien entendu, ce n’est pas le premier projet à examiner la question des voyages interstellaires. Les sauts de star à star ont alimenté les histoires de science-fiction pendant de nombreuses décennies, mais le premier plan notable a été élaboré par la British Interplanetary Society dans les années 1970, ce qui a conduit au projet Daedalus - un monstre navire interstellaire Empire State Building. Une grande partie de la masse de Daedalus provient de l’énorme quantité de carburant nécessaire pour accélérer le véhicule et le freiner dès qu’il arrive à destination. En étudiant l'espace interstellaire, Daedalus a envoyé un signal puissant: envoyez un grand navire ou ne songez même pas à voyager.

Dans ce cas, l'engin spatial sera mis en mouvement par une série d'explosions nucléaires utilisant la méthode inventée dans la guerre froide, connue sous le nom de mouvements dus à des impulsions nucléaires. Ce concept a donné beaucoup, principalement ce qui est devenu une technologie de rupture et une grande réussite dans le domaine de la recherche sur les matériaux dans le futur et qui ont permis de créer un tel véhicule.

Actuellement, une équipe internationale de scientifiques et d'ingénieurs a poursuivi les travaux de Daedalus en repensant cette tentative originale dans le groupe à but non lucratif Icarus Interstellar, qui avait débuté sous la forme d'un projet d'Icare («fils de Daedalus»). Icarus a maintenant plusieurs projets, tous ayant le même objectif ultime: amener l'humanité vers les étoiles et surmonter les barrières technologiques et socio-économiques qui se présentent.

Plusieurs efforts sérieusement financés ont été déployés pour développer davantage la technologie interstellaire, mais cela a changé en 2011, lorsque l'agence de recherche américaine DARPA et la NASA ont fait un don de 500 000 dollars pour le lancement du projet Starship, vieux de 100 ans, dirigé par l'ancien astronaute de la NASA Mae Jemison. Mais la communauté interstellaire n'a jamais connu un tel soutien financier, ce qui constitue une avancée majeure pour Starshot - un fait qui a enthousiasmé les membres de la communauté scientifique interstellaire. "C'est incroyable", a déclaré Andreas Tziolas, co-fondateur et président d'Icare Interstellar, à Discovery News.

La clé de l'objectif d'Icare Interstellar est un effort visant à apporter la paix au plus grand plaisir de l'exploration interstellaire. Dans d'innombrables exemples historiques, l'humanité brille lorsqu'elle franchit les frontières et, ayant des objectifs aussi nobles, peut créer une technologie révolutionnaire ou «révolutionnaire».

Parmi les exemples notables, on peut citer la course à l’espace lorsque les idéaux politiques ont poussé les États-Unis et l’Union soviétique en orbite, puis qu’ils ont atterri sur la lune en 1969. Les technologies développées pour obtenir la supériorité militaire finale ont mûri pour nous donner les technologies spatiales que nous prenons pour acquis aujourd'hui.

Souvent, les nouvelles technologies développées en vue d'atteindre un objectif ambitieux ont des applications qui peuvent sembler initialement peu prometteuses, mais leur utilisation imprévue pour atteindre cet objectif peut transformer notre planète, du développement de sources d'énergie propres à la recherche de moyens de ralentir et, éventuellement, de ralentir inverser le changement climatique.

Habituellement, la recherche dans le domaine des nouvelles technologies était née pour résoudre le problème, et Tziolas était en mesure d'identifier les problèmes graves auxquels le projet Starshot devra faire face presque immédiatement.

L'idée clé de Starshot est de concevoir un petit vaisseau spatial qui utilisera une impulsion laser pour l'accélérer jusqu'à 20% de la vitesse de la lumière. Le but ultime de Starshot est de réaliser l'Alpha Centauri en une génération. Ce vaisseau spatial, appelé "nanocraft", devra parcourir 1000 fois plus vite que le vaisseau spatial le plus rapide construit par l’humanité. Nouveaux horizons - La navette spatiale de la NASA, qui a survolé Pluton en 2015, a percé le système solaire extérieur à une vitesse de 770 000 milles par jour. Le vaisseau spatial Voyager-1 a volé encore plus vite, parcourant presque un million de kilomètres par jour. Même si Alpha Centauri est aussi rapide que New Horizons et Voyager-1, il n’a pas atteint sa destination depuis des dizaines de milliers d’années. Il est intéressant de noter que le Voyager-1 est maintenant une sonde interstellaire qui a quitté la bulle magnétique de l'héliosphère de notre Soleil et est actuellement le seul vaisseau spatial interstellaire. Mais étant donné que l’engin spatial à propulsion nucléaire a été lancé en 1977 et qu’il a fallu près de 4 décennies pour atteindre l’espace interstellaire, nous devons aller plus vite. Beaucoup plus vite.

Et l'équipe de Starshot l'a bien compris et s'est lancée dans la miniaturisation afin de constituer une flotte de minuscules engins spatiaux ne pesant pas plus d'un gramme chacun. Bien sûr, emballer tous les instruments nécessaires pour faire fonctionner et contrôler un tel regard guidé par un petit vaisseau spatial, avec une masse aussi limitée, peut sembler idiot, mais tous ces travaux de recherche vont changer le paradigme de la plupart des autres concepts interstellaires. Il s’agira de minuscules robots équipés de caméras, de capteurs et d’équipements de navigation reliés à une voile fine et légère qui utilisera la puissance d’un puissant laser basé au sol pour voler du système solaire à Alpha Centauri.

Mais, comme le souligne Tziolas, bien que la technologie laser avance rapidement, il est difficile d’imaginer le matériau à partir duquel le nanocraft sera construit. Même si leurs voiles laser reflètent la plus grande partie de l'énergie laser qui leur tombe dessus, il y aura un énorme problème de chauffage. Franchement, la nanotransformation sera brûlée par un hypothétique laser de 100 gigawatts si la chaleur n'est pas rayonnée efficacement. Toutefois, pour pouvoir faire rayonner de la chaleur, les nanomatériaux auront besoin de radiateurs qui augmenteront la masse.

"Sans liquide de refroidissement, vous devez restituer de la chaleur dans l'espace. La seule façon de le faire est d'utiliser des micro-ondes. La seule façon de le faire est d'augmenter la surface", a déclaré Tziolas. "Vous avez donc besoin de radiateurs émettant de la chaleur et ajoutant du poids ... les radiateurs sont probablement des tôles." Peut-être est-ce l’un de ces problèmes où les nouvelles technologies sont nées? Des matériaux ultralégers, à température élevée et faciles à refroidir, qui pourraient avoir un grand nombre d'applications dans l'espace et dans l'industrie peuvent être développés. Qui sait

En supposant que ces nanocraft puissent être lancés et expédiés en dehors du système solaire, ils devraient être très durables et résilients. Mais 20 ans, c’est une longue période dans l’espace, et bien que le milieu interstellaire soit plutôt vide selon les normes du système solaire, ces véhicules peuvent entrer en collision avec n'importe quoi, même les plus petits grains de poussière le long de son trajet de 20 ans peuvent affecter n'importe quel composant, tout comme Une balle à grande vitesse écrase une tasse en porcelaine. N'oublions pas que ces nanocraft voyageront à 20% de la vitesse de la lumière, soit plus de 130 millions de kilomètres à l'heure. Même s'ils sont petits, auront-ils besoin de protection? Peut-être, mais cela va encore augmenter leur poids, les ralentissant finalement.

Conformément au plan actuel, l’échec de la mission sera atténué par l’envoi d’une énorme quantité de nanocraft à la mission. Bien que de nombreux nanocraft puissent mourir en chemin, certains peuvent arriver à destination.

Donc, il y a des écrous et des boulons pour la connexion. Ce sont des choses nécessaires pour envoyer un vaisseau spatial minuscule à une autre étoile, mais à quoi ça sert si on ne voit pas les images? Cette nano-entreprise a besoin d'émetteurs pour envoyer des données à la maison, mais quelle doit être leur puissance?

«À mon avis, le gros problème est la communication», a déclaré Robert Freeland, chef de projet adjoint d'Icare. "Plusieurs membres de l'équipe du projet Icarus ont passé plusieurs mois l'année dernière à la conception d'un système de communication pour le navire Icarus. Il convient de noter que le débit de transfert des données pour Icarus est supérieur de plusieurs ordres de grandeur à celui du projet, car Icarus est conçu pour ralentir complètement le système Alpha Centauri. et créer une station pour des observations détaillées à long terme. " Freeland souligne que les nanocraft Starshot sont conçus pour un simple passage après Alpha Centauri, sans entrer en orbite - un avantage clé pour les rendre petits et légers. Pendant le vol, ils devront procéder à une série rapide d'observations, puis au bout d'un moment envoyer les données à la maison. Mais un affaiblissement (perte de qualité du signal) sur une grande distance interstellaire peut être un problème avec un émetteur de faible puissance emballé dans un si petit navire.

"Si tel est le cas, il existe des arguments en faveur de sondes plus grandes, avec des alimentations plus grandes", a-t-il ajouté. "Donnez-moi un kilogramme de charge utile, et le problème devient un peu plus simple. Mais pour augmenter la charge utile de 1 000 fois, il faudra combiner un laser plus grand, une voile plus grande, un temps d'accélération plus long ou une vitesse maximale plus basse."

Ensuite, les problèmes semblent se multiplier rapidement.

Qu'en est-il de la navigation? Bien sûr, un nanotraft peut avoir de minuscules caméras qui peuvent faire office de détecteurs de direction d'étoiles et les orienter dans la bonne direction, mais comment savoir quand elles atteignent Alpha Centauri? Si vous prenez des instantanés de planètes hypothétiques gravitant autour d'une étoile, comment ces sondes savent-elles où (et quand) cela doit être fait? Gardez toujours à l'esprit qu'il faut environ 4 ans à la nanocraft pour renvoyer les données, et nous devons envoyer la commande "réunion" 4 ans avant que les sondes atteignent Alpha Centauri! Avant le lancement, nous aurons peut-être des télescopes spatiaux qui détermineront avec précision les exoplanètes dans le système Alpha Centauri, et ces nanosondes disposeront d'une sorte d'intelligence artificielle pour les aider à développer leurs orbites à leur arrivée.

Qu'en est-il des problèmes pratiques liés à la présence d'un puissant laser sur Terre, traversant l'atmosphère? Pourrait-il être dangereux pour la nature, le trafic aérien et (éventuellement) les vols spatiaux? Peut-être devrions-nous reconsidérer le plan de localisation de ce laser sur Terre, peut-être devrions-nous trouver un moyen de le baser dans l'espace. Qu'en est-il de la lune? Les problèmes et les interdictions évidentes abondent, mais au moins c'est le début. Pour la première fois, il semble y avoir un intérêt mondial à atteindre les stars, et cela commence à s'accompagner d'une importante somme d'argent qui sera utilisée pour faire d'énormes progrès dans la science interstellaire fondamentale. En fin de compte, la mission Starshot ne peut même pas être qualifiée de plan, c’est un point de départ, mais la science interstellaire a besoin de ce type d’investissement, au moins pour tester la théorie et travailler avec les problèmes émergents.

"Nous devons commencer quelque part ... avec un intérêt pour l'intelligence interstellaire, c'est ce pour quoi nous nous sommes battus", a déclaré Tziolas. "C’est l’une des tâches d’Icare Interstellar de faire de l’exploration interstellaire un lieu banal de sensibilisation."

Des groupes tels que Icarus identifieront les problèmes et élaboreront des solutions, en trouvant de nouvelles technologies qui pourraient changer notre mode de vie. Aux États-Unis, les intérêts de l’espace commercial soutiennent la livraison de fret à la Station spatiale internationale et le lancement de satellites en orbite. Nous pourrions assister au développement de technologies de propulsion de pointe susceptibles d’attirer les entreprises et d’inciter les enfants à entreprendre un enseignement scientifique et technologique.

Mais il y a plusieurs raisons principales pour lesquelles l'humanité devrait être motivée pour naviguer dans les mers interstellaires. Stephen Hawking est un partisan convaincu de la direction de l'humanité vers les étoiles, au cas où notre planète échouerait à l'avenir. "La Terre est un endroit formidable, mais elle ne peut pas durer éternellement", a-t-il déclaré dans un communiqué de presse de Starshot. "Tôt ou tard, nous devons regarder les étoiles. La percée de Starshot est une première étape très excitante."

Bien que la destruction de la Terre soit certainement un facteur de motivation, je conviens que, en tant qu’espèce, nous sommes motivés à explorer les limites de notre monde et de notre intellect. En prenant des initiatives dans l'espace, en explorant de nouveaux mondes dans notre système solaire et en recherchant les étoiles, nous révélons les meilleures qualités de notre espèce pour un long voyage pouvant nous aider à comprendre notre place dans l'espace.

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