mardi 3 avril 2012

Mythes et réalités d'un voyage interstellaire

L'exploration d'autres planètes du système solaire sera certainement une aventure à la fois humaine et robotique. Au-delà, commence un bond dans l'inconnu qui soulève de profonds doutes sur nos capacités technologiques et économiques à très long terme.


Pourquoi rêver d'aussi longs voyages vers l'infini, Capitaine Kirk ?

Parce que la curiosité et le goût de l'aventure sont au coeur de la nature humaine et ont étroitement contribué à notre aventure terrestre depuis Homo Erectus. Les incessantes découvertes de systèmes extra-solaires (plus de 30 000 dans un rayon de 1000 années-lumière, selon les projections initiales) ne feront qu'attiser notre convoitise.

Toutefois, un « Star Trek du pauvre » restera longtemps hors de portée de nos capacités technologiques, économiques et philosophiques car le voyage interstellaire appelle quelques prérequis que nous analyserons en nous inspirant – à tort ou à raison - de maintes réalités historiques.


1. Une science mature de la propulsion interstellaire

Puissamment motivés par les impératifs de la guerre aérienne pendant Seconde Guerre Mondiale, ingénieurs et pilotes maîtrisèrent rapidement les subtilités du moteur à pistons. Après la chute du régime hitlérien, les pays vainqueurs de la grande guerre profitèrent amplement des recherches allemandes sur le moteur à réaction (qui prodigua ses lettres de noblesse à l'aviation commerciale et à l'aviation de chasse durant les Trente Glorieuses) et sur le moteur-fusée (qui équipe lanceurs spatiaux et missiles ballistiques depuis les années 60). La guerre froide poussa ensuite Américains et Russes à réaliser des exploits tant dans le domaine aéronautique que spatial. Ainsi, une cinquantaine d'années aura suffi pour que la science aéronautique parvienne à maturité et contribue à l'émergence des lanceurs spatiaux par un effet de seuil technologique.

Les degrés de complexité séparant le moteur à pistons, le moteur à réaction et le moteur-fusée furent des casse-têtes chinois pour les ingénieurs en aéronautique. Ces degrés de complexité revêtent une dimension proprement astronomique quant il s'agit de propulsions potentiellement interstellaires telles que l'assistance gravitationnelle, le moteur ionique, la propulsion thermonucléaire par fission/fusion, la voile solaire et la propulsion anti-matière; toutes listées par ordre de faisabilité en l'état actuel de la technologie.

Ignorant grandement leurs subtilités a fortiori dans l'optique d'une mission habitée/robotisée de plusieurs siècles, l'ingénierie spatiale nage dans les abysses de la recherche théorique.

Une chose est sûre : une véritable propulsion interstellaire ne verra le jour qu'après une série de révolutions scientifiques. Parallèlement ou corrélativement, l'ingénierie spatiale aura probablement franchi une multitude de seuils technologiques. La nature, les modalités et les échéances de ces différentes étapes sont encore un immense trou noir pour la communauté scientifique.

De quoi regretter amèrement la grosse centaine d'années qui sépara le moteur à piston de la propulsion nucléaire...

2. Des capacités énergétiques appropriées

Dans le cas d'un Star Trek du pauvre équipé de moteurs-fusées, transportant 500 colons (180 serait l'effectif minimal permettant à cet équipage d'assurer sa propre descendance lors de son périple) et les ressources nécessaires à leur survie, il faudrait générer 10^18 Joules d'énergie pour arracher ce vaisseau de la gravité terrestre. À titre de comparaison, chaque lancement d'une navette spatiale américaine (véhicule d'une masse totale de 113 tonnes embarquant 7 membres d'équipage) exigeait une énergie de 10^13 Joules !

Dans le cas d'un vaisseau robotisé qui serait envoyé vers Alpha du Centaure (l'étoile la plus proche du Soleil située à 4 années-lumières et 70 années de trajet au bas mot) et devrait de surcroît ralentir à l'approche de sa cible, on avoisine 10^19 Joules d'énergie. Les explorateurs 100% techno seraient-ils aussi énergivores que leurs homologues 100% bio ?

Telles sont les prévisions de Marc G.Millis, ancien directeur du NASA's Breakthrough Propulsion Physics Project et fondateur de la Tau Zero Foundation... qui estime que l'humanité ne disposerait des capacités énergétiques appropriées qu'à l'approche du 23ème siècle !

Malheureusement, les modèles prévisionnels de la Tau Zero Foundation sont basés sur des scénarios de départ depuis la Terre avec des moteurs-fusées, et ne considèrent guère l'hypothèse d'un départ depuis d'autres planètes solaires (Lune, Mars) avec d'autres types de propulsion; ceci afin de s'en tenir à la prospective et de ne point dériver vers la science-fiction.

3. Une véritable économie du transport spatial

Dans les années 1910-1930, l'aviation était essentiellement le fait de baroudeurs en veste cuir, de têtes brûlées en uniforme et d'élites politiques ou économiques. De la Seconde Guerre Mondiale aux Trente Glorieuses, l'aviation commerciale prit son essor et devint accessible aux pays riches comme pauvres. Cette expansion véritablement planétaire du transport aérien accéléra sa maturité technico-économique (R&D, modèles économiques, logistique, maintenance, gestion des risques, etc), abaissa considérablement les couts d'entrée à de nouveaux acteurs et boucla ce cercle vertueux. Depuis les années 1980, plusieurs dizaines de pays fabriquent de grands ou petits jetliners et les vendent à des compagnies aériennes publiques ou privées proliférant et opérant sur les cinq continents avec une sûreté constamment accrue.

À ce jour, l'humanité ne dispose d'aucune économie du transport spatial à l'échelle du système solaire et encore moins des capacités énergétiques adéquates. Par ailleurs, les énormes différences entre l'environnement spatial et celui terrestre pèsent de tout leur poids sur nos ambitions interplanétaires. Malgré leur relative régularité, les vols orbitaux relèvent encore d'onéreuses prouesses techniques, très loin d'une exploitation routinière comparable à celle du transport aérien ou maritime.

Peut-on sérieusement envisager une aventure dans les étoiles lorsqu'on est incapable d'affreter un vol robotisé pour la Lune en quelques jours ou de transporter 20 membres d'équipage vers Mars en quelques mois ? Une économie éprouvée du transport interplanétaire serait-elle un prérequis minimal ou un handicap moindre pour nos ambitions interstellaires (notamment sur le plan énergétique) ?

4. Des intelligences artificielles fortes

Selon Wikipedia, « le concept d'intelligence artificielle forte fait référence à une machine capable non seulement de produire un comportement intelligent, mais d'éprouver une impression d'une réelle conscience de soi, de « vrais sentiments » (quoi qu'on puisse derrière ces mots), et une compréhension de ses propres raisonnements. […] Le matériel serait donc maintenant présent. Du logiciel à la mesure de ce matériel resterait à développer. En effet, l'important n'est pas de raisonner plus vite, en traitant plus de données, ou en mémorisant plus de choses que le cerveau humain, l'important est de traiter les informations de manière appropriée. »

Compte tenu de l'évolution rapide et constante des technologies de l'information, on peut parier - sans trop de risques – que l'apparition et la maturation d'IA fortes précédera de très loin une économie du transport interplanétaire ou quelque propulsion interstellaire digne de ce nom. Dès lors, l'humanité serait plus encline à envoyer une mission robotisée vers une planète extra-solaire avec les moyens de propulsion disponibles. Le vaisseau spatial serait piloté par des IA fortes et transporterait une variété de sondes et de drones ultra-intelligents (orbitaux, aériens, terrestres, marins) dédiés à l'exploration planétaire.

Les sondes Viking, Voyager, Cassini-Huyghens, Deep Space 1, Mars Sojourner/Pathfinder et consort communiquaient et interagissaient à quelques minutes/heures/jours d'intervalle (du fait des longs délais de transmission imposés par les distances interplanétaires) avec leurs superviseurs pendant que des myriades de scientifiques analysaient aussitôt les résultats de leurs missions. D'où précisément l'intérêt de ce type d'engins : ils sont en quelque sorte « nos yeux et nos mains en différé » sur de lointaines planètes.

Dans le cas d'une mission robotisée, les distances interstellaires étendront notre vision et notre manoeuvre en différé de plusieurs siècles/millénaires. Peut-on réellement interagir avec un robot explorateur situé à des centaines ou à des milliers d'années-lumières ? Combien de temps faudra-t-il pour que ses premières données d'exploration parviennent à notre système solaire ? Y aura-t-il quelqu'un à « l'autre bout de la ligne » ? Ses technologies embarquées (propulsion, informatique de bord, électricité, robots explorateurs, etc) survivront-elles à un voyage de 500, 3000, 10 000, 50 000, 100 000 ans voire plus ? Que seront l'humanité, sa technologie, son économie et sa biosphère devenues depuis son départ ?

Quel est donc l'intérêt d'une mission robotisée dans un tel cas de figure ? S'agit-il vraiment d'explorer d'autres planètes pour notre compte ou d'indiquer notre présence à une éventuelle civilisation extraterrestre (dotée de raisonnement et/ou de technologie) ?

4. Une philosophie du voyage interstellaire

L'inéluctable et kafkaienne complexité d'un Star Trek du pauvre serait compensée par un gigantesque système embarqué d'IA plus ou moins fortes qui contrôleraient tout le vaisseau et assisteraient leurs coéquipiers de chair et sang. Hal, ouvre cette porte !

Cette mission habitée menant hommes et robots vers une planète extra-solaire devra se prémunir d'une raison d'être à toute épreuve et d'une solide vision de ses objectifs car son voyage durerait plusieurs siècles ou plusieurs millénaires, et ce, quelque soit la propulsion utilisée. Or, l'être humain est très enclin à négliger ou à éluder des enjeux s'étendant sur plusieurs générations.

Cas d'école : le désarmement nucléaire, le réchauffement climatique, la préservation de l'environnement...

Comment assurer convenablement la pérennité d'un équipage humain et la longévité des systèmes embarqués (notamment ceux vitaux comme l'électricité, la pressurisation, le recyclage de l'eau et de l'oxygène, le chauffage, etc) dans un environnement artificiel hermétique soumis à l'apesanteur ? Qui pilotera ce vaisseau spatial jusqu'à sa destination finale : une rotation d'humains se succédant par générations ou un système redondant d'IA fortes à très longue durée ?

Les spationautes accepteront-ils de vivre et mourir en toute quiétude à bord d'une « arche de Noé » flottant éperdument dans l'obscurité interstellaire ? Seront-ils préparés à affronter des incidents aussi imprévisibles qu'inimaginables (incendie, panne d'électricité, fuite d'oxygène, impact d'astéroïde, etc) durant ce trajet sans retour et sans le moindre recours extérieur ? Comment convaincre chaque génération d'hommes et de femmes qu'elle n'est que l'étape intermédiaire d'un projet pluri-millénaire à l'aboutissement aussi lointain qu'incertain ? Ne devrait-on pas recourir à des cyborgs, au clonage (humain) et/ou à la biostase dans des conditions aussi extrêmes ?

On le voit, de nouveaux paradigmes scientifiques, technologiques, philosophiques et sociaux devront préalablement imprégner l'humanité lors de la mise en oeuvre d'une mission interstellaire robotisée ou habitée.

Entretemps, ne devrions-nous pas accorder plus d'attention à ce très charmant vaisseau spatial nommé Terre ?

En savoir plus :
  1. Darpa 100 Year Starship : 100yss.org
  2. Projects Daedalus/Icarus
  3. Project Icarus : Humanity Leaving Earth

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