Le blog d'Astronomie de Didier BARTHES

La Nasa vient de révéler qu'une météorite s'était écrasée sur Mars le 24 décembre 2021.

La chute, d'abord signalée par les enregistrements du sismographe de la sonde Insigth a ensuite été confirmée par les caméras de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).

On parle d'un objet de plusieurs centaines de tonnes et d'un cratère d'environ 150 mètres de diamètre.

Notons que ce n'est peut être pas aussi exceptionnel que l'on veut bien le laisser entendre. Ainsi, sur Terre au cours des 120 dernières années, au moins deux impacts bien plus importants ont eu lieu. Celui de la Toungounska en juin 1908 et plus récemment, celui lié au "super bolide" tombé en février 2013 à proximité de la ville de Tcheliabinsk.

Cependant, il y existe une différence notable. Si les deux météorites terrestres étaient beaucoup plus lourdes, (on parle de près de 10 000 tonnes pour celle de Tcheliabinsk), le trajet a haute vitesse dans l'atmosphère terrestre les a presque complètement détruites (sans doute totalement pour celle de 1908).  Sur  Mars, au contraire,  du fait de la faible densité atmosphérique, les météorites arrivent plus souvent intactes ou presque jusqu'au sol et peuvent donc laisser des cratères, même pour de petits objets. Sur la Lune, où il n'y a pas d’atmosphère, même les plus petits cailloux laissent une trace.

Le petit hélicoptère Ingenuity apporté sur Mars par le robot Perseverance dans le cadre de la mission Mars 2020 vient d'effectuer le premier vol d'un aéronef sur une autre planète.

Voir ici la vidéo de cet envol. Un envol bref mais remarquable, compte tenu de la très faible densité de l'atmosphère martienne.

Remarque postérieure à l'article : au 16 décembre 2021, Ingenuity a déjà  effectué 18 vols en 30 minutes (cumulées). C'est très au-delà de ce qui était initialement envisagé (au moins publiquement).

Le 11 novembre dernier, le lancement d’une grappe de 60 satellites dans le cadre du projet Starlink a remis sur le devant de la scène les vues toujours plus démesurées d’Elon Musk et de sa société SpaceX.

Destiné à assurer des connexions pour internet notamment pour les zones pauvres en infrastructures terrestres, Starlink change l’échelle de notre présence dans l’espace. Tandis qu’environ 2 000 satellites actifs tournent aujourd’hui autour de la Terre, avec Starlink, ce sont près de 12 000 satellites en orbite basse (de 300 à 1000 km d’altitude) qui sont prévus.

Une telle ambition suscite interrogations et inquiétudes. L’omniprésence de l’homme et de ses artefacts, qui a déjà causé tant de dégâts à la surface de la planète, va-t-elle s’étendre à l’espace ?

Bien sûr, les choses sont d’un autre ordre de grandeur. La masse satellisée totale : satellites actifs, satellites inactifs, derniers étages de lanceurs et déchets divers compris, est aujourd’hui de l’ordre de 7 à 8 000 tonnes, soit environ 1 gramme par humain ! Elle pourrait être multipliée par 10, 100 ou même par 1 000, cela constituerait toujours une quantité absolument infime par rapport à nos artefacts de surface, d’autant que l’espace, même circumterrestre, qui est en 3 dimensions, offre un volume sans commune mesure avec celui de la coquille de 2 ou 300 mètres d’épaisseur à la surface terrestre où se concentrent la quasi-totalité de nos constructions. Enfin, les problèmes de d’interaction avec le vivant ne se posent évidemment pas dans l’espace (*).

Pourtant, deux questions ne laissent pas d’inquiéter.

- D’une part les astronomes risquent de voir de plus en plus de satellites artificiels (sous forme de trainées sur les clichés) là où ils tentent souvent de déceler et d’étudier des astres à la luminosité infiniment plus faible. Leurs caméras et capteurs divers seront saturés de signaux parasites, et pas seulement dans le domaine visible puisque ces satellites satureront aussi d’autres gammes du spectre électromagnétique pour assurer les communications (c’est justement leur objet).

Quant aux humains, quand ils regarderont le ciel, ils contempleront désormais un univers de plus en plus artificiel. Au lieu d’être des étoiles, les astres seront des artefacts. Impossible d’échapper à la civilisation. Voulons-nous de ce monde-là ?

- D’autre-part, le reste des activités spatiales se trouve menacé par un mécanisme de réaction en chaîne dit syndrome de Kessler. Le nombre de collisions possibles entre satellites (aujourd’hui extrêmement faible, on ne connait que de très rares exemples) augmente de façon exponentielle avec le nombre de satellites et surtout, une collision engendre une vaste quantité de débris (plusieurs milliers) qui constituent eux-mêmes de nouveaux satellites susceptibles à leur tour d’entrer en collision avec d’autres et de générer de nouveaux débris. Nous sommes face au risque d’une spirale infernale, d’une véritable réaction en chaîne.

Nous avions déjà dénoncé ici l’irréalisme des projets de conquête de Mars, projets auxquels Elon Musk prend une large part. Nous nous retrouvons face à un problème proche qui est celui de ce sentiment de toute puissance, de volonté de tout conquérir, de tout dominer et d’artificialiser l’ensemble du monde qui nous entoure. Au-delà des questions techniques que peuvent soulever de telles ambitions, c’est la philosophie même de notre action et de notre position dans le monde qui est en cause.  

Beaucoup pensent que la meilleure façon de protéger notre biosphère est de revenir à une activité humaine beaucoup plus modeste sur la Terre. Elon Musk, et bien d’autres, (sur le seul domaine spatial d’autres constellations satellitaires sont en projet : OneWeb, Kuiper… sans oublier les constellations de positionnement déjà existantes type GPS ou Galileo) nous proposent au contraire d’aller vers toujours plus de réalisations, toujours plus d’artificialisation, dans une course (une fuite ?) en avant technologique. L’amour de l’astronomie, le goût de la connaissance et de la compréhension du cosmos ne passent sans doute pas par là.

_____________________________________________________ (*) Ce sujet avait  été abordé sur ce site à l’occasion de la critique du livre de Christophe Bonnal « La pollution spatiale »

Depuis quelque temps, la conquête spatiale, au sens de l’exploration humaine ou de l’exploitation économique a le vent en poupe (1). On reparle d’aller chercher des métaux sur les astéroïdes et l’on envisage la construction d’une station spatiale en orbite lunaire (2), sans oublier bien sûr, le rêve ultime pour ce siècle que constituerait l’arrivée d’un homme sur Mars.

Au risque de décevoir quelques fans d’astronomie, quelques admirateurs d’Elon Musk ou, plus largement, tous les partisans d’une technologie triomphante, je fais le pari inverse : nous n’irons pas sur Mars.

Nous n’irons pas sur Mars, parce que c’est trop compliqué, trop cher, trop au-dessus de tout ce que nous avons fait jusqu’à présent et de tout ce que nous savons faire. Nous n’irons pas sur Mars parce que cela supposerait une rupture technologique que rien ne laisse entrevoir.

Aller sur Mars est bien différent d’aller sur la Lune. La distance minimum de Mars à la Terre - un peu plus de 50 millions de kilomètres - représente une centaine de fois celle qui nous sépare de notre satellite, mais les lois de la mécanique céleste nous interdisent d’y aller en ligne droite et nous imposent une trajectoire balistique (une demi orbite solaire ayant pour périhélie l’orbite terrestre et pour aphélie l’orbite martienne) soit un parcours environ 1 000 fois plus long que le trajet Terre-Lune. Autant prétendre que l’on va traverser l’Atlantique à la nage et sans assistance au prétexte que l’on a fait une fois trois kilomètres en longeant la côte.

L’illusion du progrès

Nous sommes aveuglés par le progrès technologique, oubliant qu’il s’applique pour l’essentiel à un domaine restreint, celui de l’électronique. Certes, les avancées de l’électronique et de l’informatique ont incontestablement permis un pilotage plus précis des sondes ainsi que la réalisation de caméras et d’autres appareils de mesure plus petits, plus fiables et de meilleure qualité ; nous le constatons à l’occasion de chaque nouvelle mission. Mais un lanceur reste avant tout un appareil mécanique, dont 95 % de la masse est constituée de carburant et la quasi-totalité du reste de tôles, d’éléments de structure et de plomberie. Aucun progrès déterminant n’a été fait en ces matières.

Aujourd’hui, 50 ans après le premier survol de la Lune par des hommes en décembre 1968, c’est toujours la même fusée, Saturne 5, qui détient le record de puissance en terme de charge utile et le record d’efficacité (masse satellisée / masse du lanceur). Une fusée qui n’a d’ailleurs connu aucun échec, ce dont bien peu de lanceurs peuvent se vanter. Saturne 5 comportait deux étages (sur trois) fonctionnant à l’hydrogène, c’est-à-dire quasiment avec le carburant offrant la plus grande vitesse d’éjection possible, gage d’un bon rapport puissance / poids (3). Nous n’avons rien fait de mieux jusqu’à présent. Les systèmes de propulsion électriques parfois évoqués ne sont adaptés qu’à de toutes petites puissances, les cantonnant pour l’essentiel aux manœuvres d’orientation et non à la propulsion. Ne parlons plus de la fourniture d’énergie par des réacteurs nucléaires comme cela avait été envisagé dans le cadre du programme Nerva, cela n’est plus d’actualité, les opinions publiques ne l’accepteraient plus.

Nous ne disposons pas aujourd’hui de fusée suffisamment puissante et suffisamment efficace. Bien sûr, l’assemblage partiel d’un vaisseau en orbite permettrait de contourner quelque peu le problème, mais au prix d’une complexité et d’une multiplication des lancements au coût probablement astronomique.

Le coût

Permettre à douze hommes de passer quelques heures sur la Lune a coûté environ 200 milliards d’euros d’aujourd’hui, que coûterait d’aller mille fois plus loin à une expédition forcément beaucoup plus lourde devant emporter plus de monde et des réserves (énergie, eau, aliments, oxygène…)  pour une durée environ 80 fois plus longue ? Les problèmes budgétaires et la dette abyssale de la plupart des pays développés ne plaident pas pour des dépenses inconsidérées en matière spatiale. Nous sommes là sur des ordres de grandeur sans commune mesure avec tout ce qui s’est fait.
 

Les problèmes humains

Côté astronautes, les risques pour leur santé et même leur vie sont immenses et aucun ne peut être aujourd’hui considéré comme maîtrisé. Au choix, problèmes cardiaques (absence de gravité), ostéoporose spatiale (absence de gravité), graves dégradations oculaires (rayonnement cosmique, aplatissement du globe oculaire et vue confinée), pertes musculaires (absence de gravité), difficultés d’équilibre (absence de gravité)… Bien entendu, l’importance des lésions et leur irréversibilité croissent avec le temps passé dans l’espace.

Dans les conditions aujourd’hui envisageables, un voyage sur Mars demanderait environ 18 mois (6 mois pour l'aller, 6 mois pour le retour plus 6 mois sur place pour attendre une configuration adéquate des planètes). Nous ne savons pas maintenir en forme des hommes aussi longtemps dans l’espace (le record pour un vol continu est détenu par Valéri Poliakov qui y est resté 14 mois d’affilée). Chacun a pu voir que les cosmonautes revenant d’un long séjour sont incapables de marcher et donc tout aussi incapables de mener à bien une mission sur le sol d’une planète.

A ces questions de dégradation progressive des capacités physiques s’ajoute le risque d’être tout bonnement tué par le vent solaire en cas d’éruption majeure de notre étoile. Ces éruptions ne sont pas prévisibles et aucun blindage ne saurait sérieusement nous en préserver. Même non mortelles sur l'instant, elles induiraient à terme un risque de cancer non négligeable.

Dernier élément humain mais tout aussi imprévisible : la santé psychologique d’un équipage confiné, éloigné et sans espoir de retour rapide.  Dans la station spatiale, les équipages sont en contact permanent avec le sol où des psychologues les lient à la  Terre, les rassurent et savent désamorcer les conflits (parfois parait-il en détournant vers eux l’agressivité qui pourrait exister entre astronautes). Là aussi, en cas de problème, la conscience de cette contrainte – pas de retour possible - peut justement contribuer à rendre l’adaptation psychologique au confinement et à la promiscuité beaucoup plus délicate. Une maladie ou un accident d’un astronaute nécessitant une opération chirurgicale lourde, pourrait être synonyme de mort certaine, rendant ainsi la vie impossible au reste de l’équipage et la bonne tenue de la mission totalement aléatoire.

La pollution de la planète Mars 

Autre problème, depuis les premiers atterrissages américains (les sondes Viking en juillet 1976) chaque engin destiné à se poser sur la planète rouge est scrupuleusement désinfecté de façon à n’apporter aucun germe terrestre et à ne pas polluer un environnement dont certains pensent qu’il pourrait héberger des traces de vie ou au moins de vie fossile. Il va de soi qu’avec l’arrivée d’hommes sur Mars, tous ces efforts faits depuis 40 ans seraient en un instant réduits à néant.

Toutes ces difficultés expliquent pourquoi, malgré moult velléités, américaines notamment, aucun projet en la matière n’a dépassé le stade de l’intention floue depuis la fin du programme Apollo. Ces renoncements ne sont pas le fruit du hasard, mais bien de la confrontation au réel.

La durabilité de notre société

Avec un peu de pessimisme, mais sans doute aussi de réalisme ajoutons qu’une raison extra-astronomique vient obérer la possibilité d’un voyage martien, c’est que notre monde va mal. Le temps n’est plus à ces grandes envolées optimistes. De plus en plus d’analystes estiment que les conséquences de la surpopulation et de la destruction des équilibres écologiques de la planète risquent très probablement de conduire à un effondrement sociétal (4) au cours du siècle. Dans ce cadre, un voyage martien qui suppose au contraire une continuité de toute l’activité industrielle mais aussi une certaine stabilité sociale est tout bonnement inenvisageable. Trop tôt nous ne serons pas prêts et plus tard nous ne serons sans doute plus en mesure de le faire. Nous n’irons donc pas sur Mars au cours de ce siècle.

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(1) Voir La Recherche, numéro 536, juin 2018, p. 83 à l’occasion de la critique du livre de Jacques Arnoud ; Oublier la Terre ? La conquête spatiale 2.0

(2) Voir Science et Vie, numéro 1210, juillet 2018 p. 104 : Station orbitale lunaire : enquête sur un nouveau rêve.

(3) La poussée résulte du produit de la masse des gaz éjectés par la vitesse d’éjection d’où l’importance de ce facteur. On raisonne parfois aussi en termes d’impulsion spécifique.

(4) Voir « Collapse » de Jared Diamond ou « Comment tout peut  s’effondrer » de Pablo Servigne.

Enfin, même une simple simulation du séjour sur Mars rencontre parfois bien des difficultés.

L’astronomie nous offre le vertige d’impensables immensités : celles de l’espace, du temps ou de la multiplicité des mondes. Toutefois, le plus souvent, ces immensités ne résultent que d’un élargissement ou d’une multiplication des situations connues. Nous agrandissons simplement par le calcul ou l’imagination ce qui nous est familier.

Mais depuis quelques années, la recherche nous emmène sur des territoires infiniment plus vastes et plus inconcevables encore. Non seulement l’Univers est immense, incommensurable, peut-être infini, mais il est multiple. Il n’y aurait pas un Univers, mais une multitude et même une infinité d’Univers, sans communication aucune, ni spatiale, ni temporelle (sinon bien sûr, chacun ne constituerait alors que les parties d’un même tout, et le mot Univers prenant par définition le sens de la globalité, les comprendrait tous). Jusqu’à présent deux voies existaient pour penser ces nouveaux infinis.

D’une part le développement des théories de l’inflation, cette séquence du Big-Bang qui, aux tous débuts de notre monde, aurait en une infime fraction de seconde  multiplié la taille de notre Univers par un facteur gigantesque, conduisant la trame de l’espace-temps à s’étendre brutalement à des vitesses très supérieures même à celle de la lumière (1).

Ces théories offrent une certaine cohérence au scénario du Big-Bang (elles ont d’ailleurs été élaborées en ce sens). Cette inflation permet en effet de penser que toutes les régions de cet Univers ont été un temps en contact les unes avec les autres, justifiant l’homogénéité du monde constatée à grande échelle. L’inflation offre aussi une explication au caractère apparemment euclidien de notre univers, elle a « aplati » les irrégularités de courbures locales à la façon dont le gonflement d’un ballon gomme les plis du ballon dégonflé.

Or, ce scénario dit « inflationnaire »  envisage que la vitesse d’expansion ait connu ça et là quelques irrégularités menant à la création de « bulles » indépendantes (comme dans une sorte de mécanisme de cavitation). Chacune de ces bulles devenant alors un Univers indépendant, car séparé du reste à ce moment-là et incapable de s’y recoller. C’est là une première voie pour concevoir les univers multiples, autre nom des multivers.

La seconde catégorie est plus surprenante encore et prend naissance dans l’une des nombreuses interprétations de la mécanique quantique, c’est-à-dire bien souvent dans les tentatives pour rendre compréhensible des phénomènes a priori inconcevables pour l’esprit.

L’interprétation reine ou orthodoxe, parfois dite  de Copenhague  en référence à Niels Bohr son chef de file,  considère que tout phénomène, toute réalité matérielle effective, ne prend corps qu’après sa mesure. La réalité n’existe qu’après sa constatation. Avant, seule existe une probabilité que la mesure donne tel ou tel résultat. A la fameuse question « Est-ce que la Lune existe quand je ne la regarde pas ? », la mécanique quantique orthodoxe répond clairement non, au moins pour les particules (2). Bien sûr, cela donne lieu à mille débats philosophiques sur la nature du réel et sur le lien entre objet observé et observateur, redonnant éventuellement un rôle prééminent à la conscience dans la définition de la réalité et proposant même, selon certains, un nouveau lien entre science et religion.

Parmi les tentatives pour essayer de comprendre ou même d’éviter cette théorie surprenante et déstabilisante qui rend le réel dépendant de la conscience qui l’observe, l’une des plus remarquables, mais aussi des plus effrayantes est celle proposée par Hugh Everett en 1957.

Selon Everett, chaque fois que plusieurs possibilité de résultats existent, (c’est-à-dire en pratique plusieurs milliards de fois par seconde pour chacune de toutes les particules de l’Univers, je laisse imaginer le nombre de combinaisons auquel cela conduit depuis plusieurs milliards d’années) la nature ne choisit pas un résultat parmi tous les possibles au moment de la « mesure », mais l’Univers se démultiplie en autant d’autres Univers qu’il y a de possibilités. Nous sommes à chaque fois dans l’un d’entre eux et nos « doubles » ou plutôt nos « multiples » sont dans les autres, sans bien sûr la moindre possibilité de communication entre eux : ce sont bien des Univers différents. Dès lors, plus de mystère quant à la réduction de la réalité à  une seule des probabilités, mais par contre, une inflation vertigineuse du nombre de ces réalités, c’est-à-dire de ces Univers. C’est là l’autre catégorie de Multivers.

Récemment le physicien Yasunori Nomura a proposé de relier ces deux catégories de multivers (ceux issus de l’inflation et ceux issus de la théorie d’Everett donc) en proposant qu’il s’agisse d’un seul et même phénomène. La revue Pour la Science dans son numéro de septembre 2017 (3) a publié un article de ce chercheur décrivant les grandes lignes de son raisonnement. Le  suivre nécessite une très bonne connaissance de chacune des théories, ce qui dépasse largement le cadre de ce site. Le point principal est que la formation d’une nouvelle « bulle-Univers » (première catégorie donc) est l’équivalent d’un résultat possible de mesure (deuxième catégorie). Les différents « Univers-bulles » ne coexisteraient pas en « réel » mais dans une sorte d’espace mathématique de probabilité comparable à celui proposé par la mécanique quantique. Dans ce cadre, les habitants d’un Univers peuvent retrouver le concept de prédictabilité (indispensable à la science) qui s’évanouit lorsque l’on propose que soit réelle l’infinité des possibles; en effet, si tout est possible rien n’est prédictible de façon unique puisque tout peut arriver.

De telles théories sont très difficiles à tester et l'on peut leur faire le reproche de n'être que de pures spéculations malgré la rigueur scientifique de ceux qui les portent. Elles semblent toutefois confirmer que l’Univers est compliqué, extrêmement surprenant, probablement incompréhensible à des cerveaux sélectionnés par la nature pour faire face aux tâches de survie immédiate. Infiniment étrange et déstabilisante, la réalité dépasse et dépassera peut-être ce que nous pouvons concevoir.  Cependant, puissent les travaux de ces chercheurs favoriser le lien, à mon avis fécond et nécessaire, entre philosophes et scientifiques.

Voir ici la conférence donnée par Aurélien Barrau sur ce sujet

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(1) Sans que cela ne vienne en contradiction avec la relativité restreinte car, dans le cadre de cette théorie, ce sont les objets matériels, les rayonnements ou l’information dont la propagation ne peut dépasser la vitesse de la lumière (299 792 458 mètres par seconde), la trame de l’espace-temps peut s’étendre plus vite. Les objets qui de ce fait seulement s’éloigneraient les uns des autres plus vite que la lumière ne peuvent se voir et communiquer et donc, aucune mesure de vitesse supérieure à la lumière ne peut être constatée. La sacro-sainte loi de la relativité n’est pas violée.

(2) Nous n’évoquerons pas ici le délicat problème aussi bien technique que conceptuel du passage du microscopique au macroscopique les deux semblant fonctionner selon des lois différentes (respectivement quantique et classique) alors que le second n’est que l’agrégation du premier. Il va de soi que c’est un des problèmes parmi les plus étudiés et les plus discutés de la physique.

(3) Pour la science : numéro 479, septembre 2017, p 25 à 34. Article de Yasunori Nomura, Les univers multiples, miroir du monde quantique ?, (le lien ici proposé donne accès au début du texte). Cet article est par ailleurs suivi d'une étude de Sébastien Renaud-Petel rappelant les atouts du scénario de l’inflation.