Le lancement du robot sonde vers une autre étoile est d’une tout autre ampleur par rapport au lancement de la sonde dans les confins du système solaire.
Étant donné que l'étoile la plus proche de nous se trouve à plus de 4 années-lumière, nous devons nous habituer aux retards de communication à long terme - un véhicule aérien interstellaire sans pilote devra disposer d'une multi-sonde capable d'explorer plusieurs médias de manière autonome.
Dans l’ensemble, la sonde stellaire aura probablement son propre programme d’exploration spatiale, qui débutera par un package du système de transport, destiné au projet Icarus de missiles hybrides. Cependant, les missiles hybrides ne sont pas bien adaptés et ont une taille minimale, généralement des centaines de tonnes.
Ceci est similaire à la façon dont nous avons envoyé tout un programme d'exploration vers un autre système stellaire. Bien que ce ne soit pas le problème principal, il faut faire beaucoup de choses différemment - ce sera un changement de paradigme dans notre approche et une réflexion sur la manière d'explorer l'espace. Aucun cosmodrome ne peut fournir les ressources nécessaires pour placer un véhicule en orbite ou acheminer des centaines, voire des milliers de tonnes de carburant vers une fusée hybride.
La conception de la fusée hybride «Firefly» sera conçue pour voler vers Alpha Centauri dans 100 ans. Elle aura une masse d'environ 1500-3000 tonnes et devra transférer du carburant au deutérium 19 fois plus que sa propre masse. Ainsi, environ 30 000 à 60 000 tonnes d’équipement et de carburant pourraient être lancées sur orbite.
Pour des raisons de sécurité, la fusée hybride doit être lancée depuis une orbite beaucoup plus haute que la quasi-terrestre habituelle (LEO), où se trouvent la Station spatiale internationale et d’autres véhicules habités. Probablement, ce seront des orbites stables entre la Terre et la Lune, par exemple le point de Lagrange ou l’orbite de Halo. Toutefois, le transport de 60 000 tonnes entre orbites nécessitera une infrastructure de transport sérieuse. À moyen terme (une ou deux décennies), la fusée privée de SpaceX prévoit de lancer 100 tonnes de charges utiles sur Mars pour soutenir la construction. L'utilisation de fusées chimiques, telles que la Falcon Heavy, signifie que la masse du transporteur colonial de Mars sera d'au moins 600 tonnes. Le lancement sur l'orbite lunaire nécessitera autant de carburant que l'orbite de Mars. Ainsi, pour une sonde spatiale d’une masse de 60 000 tonnes, il faudra 360 000 tonnes de charge utile (principalement du carburant), ce qui sera le cas lorsqu’on n’utilise que des fusées chimiques. Ces coûts seront excessifs.
Cependant, considérons cette situation: nous ne pensons pas souvent au poids de nos sources d’alimentation. Avec une capacité de charbon de 1 gigawatt et une efficacité de 35%, il faut 0, 1 tonne de charbon par seconde. Au cours de l'année, il brûle 3 000 000 de tonnes de charbon et produit 10 000 000 de tonnes de dioxyde de carbone et environ 150 000 tonnes de cendres.
Étonnamment, étant donné le vaisseau spatial moderne miniature, regardez le lancement de milliers de tonnes de charge utile sur des orbites hautes proches de la Terre. À la fin des années 1970, la NASA, par exemple, a mené des recherches sur la construction de satellites solaires géants sur l'orbite géostationnaire de la Terre, bien que les résultats de ces levés ne soient que sur papier. Mais il est déjà devenu évident que les architectures de transport peuvent être bien appliquées à la construction d’une sonde interstellaire. Le Japon et la Chine ont tous deux exprimé leur intérêt pour le lancement de satellites à énergie solaire, du moins sous forme de démonstration depuis les années 2030 et de leur commercialisation en 2050.
Par conséquent, lors de la construction de la sonde interstellaire, il se peut qu’à ce moment-là, des infrastructures soient disponibles dans l’espace extra-atmosphérique pour soutenir le processus de construction. La base de l’infrastructure de transport orbital est prévue comme suit:
- Tout d'abord, la livraison des charges utiles et du carburant en orbite sera organisée pour ceux qui se rendent sur des orbites supérieures. Ce sera la meilleure option, des véhicules de lancement véritablement réutilisables, tels que les versions avancées de la série SpaceX de la société Falcon, qui peuvent exister pendant dix à vingt ans, ou le European Rocket Hybrid Skylon.
- Deuxièmement, une fois en orbite terrestre, le propulseur nécessaire pour envoyer la charge utile sur l’orbite géostationnaire continuera d’être massivement remplacé par des combustibles non chimiques tels que l’énergie thermique nucléaire, ainsi que l’énergie solaire et l’énergie solaire. Ils ont besoin d'un volume de propulseur beaucoup plus petit pour acheminer la charge utile vers des orbites plus élevées et, selon le système choisi, cela peut prendre des jours, voire des mois.
Il convient de réfléchir à l’ampleur des systèmes de transport nécessaires pour soutenir la construction, par exemple, d’une centrale solaire par satellite. Un gigawatt d'ATP typique pèsera environ 10 000 tonnes. Le besoin mondial en énergie augmente. La demande actuelle est d’environ 500 gigawatts par an. Par conséquent, pour fournir la moitié de l’énergie requise à l’aide d’une centrale solaire à satellites, il faudra construire environ 250 satellites par an, soit environ 2,5 millions de tonnes de matériel en orbite.
Le combustible d’Icare devrait être du deutérium extrait de la mer. Cependant, dès que SpaceX créera une tête de pont sur Mars et que l’infrastructure de transport sera établie, les scientifiques commenceront activement à choisir une option plus optimale. Plusieurs entreprises ont déjà l'intention d'explorer les ressources potentielles des astéroïdes. Un marché très lucratif peut également être créé dans quelques décennies, mais cela se produira si les matériaux SPS peuvent être obtenus à partir de ressources situées dans l'espace à des coûts inférieurs à ceux fournis par le cosmodrome terrestre. Plus convaincante est la version selon laquelle le principal combustible d'une sonde stellaire, le deutérium, sur Mars et sur la Lune, existe dans des pourcentages beaucoup plus élevés que sur Terre. Les atomes de deutérium sont deux fois plus lourds que l'hydrogène ordinaire parce que c'est un isotope. Des mesures récentes de la présence de deutérium dans les calottes polaires de Mars ont montré que son contenu serait au moins 8 fois plus grand que la valeur moyenne sur Terre. Il a également été prouvé que la lune avait une grande quantité de glace, dérivée de l’hydrogène, qui y était entraînée par le vent solaire et les comètes, et que la lune devrait être encore plus riche en deutérium que Mars.
Par conséquent, au moment de la construction d'un vaisseau vedette, il se peut qu'il y ait déjà du carburant et des matériaux pouvant être facilement obtenus de sources extraterrestres.
Pour optimiser les coûts de transport du carburant pour le navire, le nouveau système puissant peut être pleinement utilisé pour transporter de nombreuses autres cargaisons en vrac. L’explorateur finlandais Pekka Janhunen propose E-Sail, un concept spécial qui crée une voile solaire à partir de fils électriques chargés.
Le vent solaire consiste en un flux de plasma à haute vitesse émanant du soleil, qui circule autour du champ électrique créé par les fils, créant ainsi la traction nécessaire. Cette invention a été annoncée avec une brève description en 2004, elle a été testée sur une série de satellites et l’Agence spatiale européenne envisage de la lancer. Une voile électronique pleinement opérationnelle pourra remorquer le deutérium récupéré de pratiquement toutes les sources du système solaire, telles que Mars ou les astéroïdes, ainsi que de toute autre cargaison. Ces inventions peuvent également être utilisées comme "véhicules de remorquage gravitationnels" pour les astéroïdes dangereux en cas de collision avec la Terre, ou même pour les déplacer dans de nouvelles orbites plus utiles. L’activité de production dans l’espace nécessitera la construction d’un navire et de nombreuses autres applications, ce qui confirme l’avantage du programme Apollo, qui a permis aux gens d’atterrir sur la Lune. La révolution de la microélectronique dans les années 1970 et 80 doit beaucoup à "un grand bond en avant de l'humanité". Après tout, de nombreux nouveaux procédés de production ont été inventés assez rapidement et de nombreux scientifiques des domaines de la physique, de l'ingénierie et de l'informatique ont été formés.
La chance favorise ceux qui savent quels avantages inimaginables découleront de ce qui créera un vaisseau spatial.
