« Même le progrès de la civilisation ne peut surmonter les limites de la physique ! »
L'histoire de « l'univers réel » racontée par un astrophysicien aux pseudo-marchands de l'espace
★ Lauréat du prix Galilée 2023 (Premio Galileo 2023) du meilleur article scientifique

« Vous pourrez porter un regard neuf sur les limites et les possibilités de s'échapper de la Terre. »
Cette limitation n'est pas particulièrement gênante.
Ce n'est pas parce que nos capacités scientifiques sont insuffisantes, mais parce que cela fait partie de l'ordre naturel.
Si vous vous interrogez sur les prochaines initiatives d'Elon Musk, ce livre vous apportera les réponses. – Recommandé par le professeur Hwang Ho-seong (Département de physique et d'astronomie, Université nationale de Séoul)

C'est comme assister au retour de « l'Âge d'Apollon ».
L’exploration lunaire habitée, qui semblait avoir disparu après Apollo 8 en 1971, connaît un retour spectaculaire grâce aux projets des puissances émergentes telles que l’Europe et la Chine.
Mais aujourd'hui, contrairement au passé, l'exploration est planifiée dans le but de vivre sur la Lune, et non plus comme un événement ponctuel où l'on « fait un saut et on revient ».
Des entreprises spatiales privées ambitieuses comme SpaceX promettent de construire des villes au-delà de la Lune et même sur Mars d'ici la fin du siècle, et tous les médias — des séries et films aux documentaires et actualités — présentent ce projet comme s'il allait bientôt devenir réalité.
Alors, verrons-nous vraiment tous ces spectacles de notre vivant ? Ou seront-ils réalisés par la génération suivante ?

« You Can't Go to Mars » est un livre qui explore le rêve de l'humanité de « migrer vers l'espace » et les limites réalistes auxquelles ce rêve se heurte d'un point de vue scientifique.
Le célèbre astrophysicien italien Amedeo Balbi souligne que l'engouement actuel pour l'exploration spatiale relève autant de rêves romantiques sur l'avenir de l'humanité que de progrès scientifique, et il explore les difficultés auxquelles nous sommes confrontés lorsque ces rêves se heurtent aux enjeux technologiques, biologiques et éthiques du monde réel.
Il explore les réalités fondamentales qui entourent le mouvement de « l'exploration spatiale » : la possibilité d'établir des colonies humaines sur d'autres planètes, les défis technologiques à relever, la capacité d'adaptation de l'homme à de nouveaux environnements au-delà de la Terre et, surtout, la question de savoir si cela en vaut la peine.

De plus, le voyage dans l'espace va au-delà des simples prouesses technologiques ; il explore également les conditions que l'humanité doit remplir pour s'établir comme un être cosmique.
L’auteur insiste sur une approche plus responsable de l’avenir de l’exploration spatiale, soulignant que « l’exploration spatiale est un processus qui consiste à poursuivre un rêve audacieux pour l’avenir de l’humanité, mais pour réaliser ce rêve, nous devons appliquer les leçons tirées de la Terre et trouver des moyens de nous adapter à l’ordre strict de l’espace. »
Ce livre vous aidera à comprendre les différentes formes d'exploration spatiale qui se déroulent aujourd'hui et, de plus, à acquérir une nouvelle perspective sur la « Terre bleue » sur laquelle nous nous trouvons.

Oui, c'est exact.
La Terre est vraiment extraordinaire.
On a donc l'impression que ça a été fait juste pour nous.
Nous l'avons cru pendant des milliers d'années.
Mais la science nous a montré plus tard que la vérité se trouvait de l'autre côté.
Pour être précis, nous, l'espèce, avons été créés pour la Terre.
Notre espèce, comme toutes les autres espèces apparues sur Terre, s'est formée lentement par sélection naturelle et a été créée pour s'adapter à son environnement.

--- Extrait du « Prologue : « Quel monde merveilleux » »

Dans environ un milliard d'années, la quantité d'énergie que la Terre reçoit du Soleil aura augmenté de 10 % par rapport à aujourd'hui, et la température moyenne de la surface de la Terre aura atteint environ 50 degrés Celsius.
Cela aura des conséquences désastreuses.
Les océans vont s'évaporer, et la vapeur d'eau dans l'atmosphère formera une couche de plus en plus épaisse, ce qui à son tour augmentera les températures, provoquant une évaporation accrue, et ainsi de suite.
Au bout de quelques millions d'années, toute l'eau présente à la surface de la Terre s'évaporera dans l'atmosphère et finira par se disperser dans l'espace.
À ce moment-là, la Terre deviendra un désert aride, et la possibilité de survie de formes de vie complexes sera pratiquement éliminée.
La biosphère qui a entouré la Terre pendant des milliards d'années n'existera plus.
--- Extrait du scénario de « La fin du monde »

C’est pourquoi l’idée de quitter purement et simplement la Terre comme plan B pour l’avenir de l’humanité séduit de plus en plus de gens.
Bien que leur nombre ne soit pas particulièrement élevé, nombreuses sont les personnes, d'hier et d'aujourd'hui, qui sont passionnées par cette idée.
Le plus célèbre d'entre eux est le physicien Stephen Hawking (1942-2018), largement connu et apprécié.
Comme Reese, il était convaincu que l'humanité avait peu de chances de survivre au-delà des siècles, et à chaque occasion, il affirmait que le seul espoir de survie à long terme de notre espèce résidait dans les voyages spatiaux et la colonisation d'autres planètes.
--- Extrait de « Vous devez quitter la Terre pour survivre »

droite.
La plupart des gens ignorent que notre existence entière est protégée par un mince bouclier contre l'environnement hostile de l'univers.
Nous vivons dans l'atmosphère, la mer que nous appelons air.
Tout ce que nous appelons « le monde » n'est rien de plus qu'une couche de gaz de quelques dizaines de kilomètres d'épaisseur dans laquelle nous vivons depuis notre naissance jusqu'à notre mort.
À la surface de la Terre, se déplacer de 100 kilomètres ne change pas grand-chose.
Il s'agit simplement d'admirer une belle vue ou de faire un pique-nique au bord de la mer.
Mais une fois les 100 kilomètres d'altitude atteints, sans équipement de protection adéquat, tout est fini.
Autrement dit, vous ferez face à la mort.

--- Extrait de « Un bel endroit, son espace opposé »

La proximité de Mercure avec le Soleil la rend extrêmement hostile à la vie, et son exploration par des sondes robotisées est également extrêmement difficile.
D'un point de vue énergétique, et de façon surprenante, il faut plus d'énergie pour atteindre Mercure que pour quitter le système solaire.
Mercure se déplace si vite que tout vaisseau spatial s'en approchant devrait voyager à une vitesse similaire et surmonter l'énorme gravité du Soleil pour se mettre en orbite.
C’est pourquoi Mercure est la planète la moins visitée par l’homme parmi les planètes telluriques, et aucune sonde ne s’est jamais posée à sa surface.

--- Extrait de « Où dois-je (ne pas) aller ? »

Comme la Lune n'a pratiquement pas d'atmosphère, la température de sa surface varie considérablement.
Exposée au soleil, sa température atteint jusqu'à 130 degrés Celsius, et lorsqu'elle n'est pas exposée, elle descend jusqu'à -170 degrés Celsius.
Un jour lunaire, ou le cycle de rotation de la lune, dure environ 29 jours terrestres, et les humains doivent endurer non seulement des changements de température extrêmes, mais aussi de longues nuits sans lumière, ce qui représente une grande épreuve.


Bien que cette caractéristique puisse s'avérer inefficace lorsqu'on utilise la lumière du soleil comme source d'énergie, elle peut être très utile dans certaines zones des régions polaires lunaires qui ne sont jamais à l'ombre.
De plus, comme la Lune présente toujours la même face à la Terre (la face cachée, également appelée « face sombre de la Lune », n'est pas visible depuis la Terre mais reçoit la même quantité de lumière solaire), seules les colonies permanentes construites sur la face visible peuvent communiquer directement avec nous (la communication avec la face cachée nécessite un satellite relais en orbite lunaire distinct).

--- Extrait de « La grande nature sauvage, proche et lointaine »

Le projet martien était réaliste, du moins sur le papier, et sa grandeur suffisait à captiver l'imagination du public.
Ses idées ont bénéficié d'une attention considérable à l'époque, grâce à des magazines populaires, des émissions de télévision et même une série documentaire produite par Walt Disney.
Après le succès des missions Apollo, von Braun a utilisé sa notoriété pour promouvoir le programme martien, dont la mise en œuvre était prévue dans les années 1980.
Par la suite, le plan initial a été révisé et une proposition a été faite au gouvernement américain pour disposer de deux vaisseaux spatiaux transportant chacun six membres d'équipage.
La proposition a été sérieusement envisagée par le président Nixon, mais a finalement été abandonnée, malgré l'influence de von Braun, au profit du programme de la navette spatiale (un programme de navette spatiale réutilisable qui s'est terminé en 2011 après 30 ans, dont deux catastrophes majeures qui ont coûté la vie à 14 astronautes).

--- Extrait de « Le projet Mars sur papier »

L'une des manœuvres orbitales les plus efficaces a été développée en 1925 par le scientifique allemand Walter Hohmann (1880-1945).
Il a eu l'idée après avoir lu le roman de science-fiction de Kurd Lasswitz (1848-1910), Auf zwei Planeten (Sur deux planètes), publié en 1897, qui traitait par coïncidence de Mars et de l'idée alors populaire de vie intelligente.


Dans tous les cas, la notion d'« orbite de transfert de Hohmann » explique comment un vaisseau spatial peut passer d'une orbite à une autre avec une consommation de carburant minimale.
En principe, cette manœuvre nécessite deux allumages de fusée.
La première allumage se produit lors de la sortie de l'orbite de départ, et la seconde lors de l'entrée sur l'orbite de destination.
Lors d'un changement d'orbite, le vaisseau spatial se déplace par inertie et ne consomme pas de carburant.

--- Extrait de « Méthodes de voyage courantes vers Mars »

Il faut notamment garder à l'esprit que la dynamique de vol d'un rover martien nécessite une technologie bien plus sophistiquée que celle d'un rover lunaire.
Par exemple, à mesure que la distance par rapport à la Terre augmente, la communication en temps réel devient progressivement moins efficace et le délai de transmission du signal électromagnétique bidirectionnel augmente.
Lorsque la Terre et Mars sont au plus près, la lumière met environ 4 minutes pour faire le trajet entre elles, mais lorsqu'elles sont au plus loin, il leur faut environ 24 minutes.
Par conséquent, en cas d'urgence, les astronautes sont pratiquement incapables de recevoir l'assistance du personnel technique terrestre.


De plus, étant donné que le vaisseau spatial accélère à grande vitesse après l'allumage pour quitter l'orbite terrestre basse, il est difficile d'effectuer des manœuvres correctives en cas de problème.
Dans cette situation, il est très difficile de faire marche arrière.
Si un incident similaire à celui d'Apollo 13 se produisait à bord d'un vaisseau spatial à destination de Mars, la situation serait bien plus tragique.
--- Extrait de « Un voyage commun vers Mars »

Les paysages martiens spectaculaires capturés par les rovers robotisés au cours des dernières décennies peuvent, à première vue, ne pas sembler si différents de lieux exotiques sur Terre.
Alors, pour ceux qui rêvent d'aventure, il pourrait être tentant d'embarquer à bord du premier vaisseau spatial avec un sac à dos et des lunettes de soleil.
Mais la situation réelle est très différente.
Après un voyage dangereux et ardu, les humains qui arriveront sur Mars seront confrontés à un environnement hostile, incomparable à n'importe quel endroit désolé et aride sur Terre.
En effet, vous devrez minimiser vos activités en extérieur et passer la majeure partie de votre temps dans des espaces artificiels isolés de l'environnement extérieur, comme des espaces souterrains.
--- Extrait de « Mars est belle, mais »

Biosphère 2 est conçue comme un terrarium géant.
Il s'agissait de l'écosystème martien (ou extraterrestre) le plus artificiel jamais créé parmi les expériences menées jusqu'alors.
Malheureusement, des problèmes sont apparus presque immédiatement après le démarrage.
Ils prévoyaient de se nourrir principalement de légumes, en compensant le manque de protéines animales par de petites quantités de lait, de viande et d'œufs d'élevage.
Cependant, non seulement la culture des légumes et l'élevage du bétail étaient beaucoup plus difficiles que prévu, mais les légumes disponibles pour la consommation se limitaient aux betteraves sucrières et aux pommes de terre, ce qui rendait difficile l'obtention de calories et de nutriments suffisants.


Au bout de quelques mois, les niveaux d'oxygène à l'intérieur de la structure ont également commencé à chuter à des niveaux inquiétants.
À mesure que le dioxyde de carbone s'accumulait progressivement, les huit participants ont développé des symptômes du mal de l'altitude, notamment de la somnolence, des mouvements lents et des troubles de l'élocution.
Alors que de nombreux animaux entrés ensemble mouraient, des espèces dotées d'un fort instinct de survie, comme les cafards et les fourmis, commencèrent à peupler toute la Biosphère 2.
De plus, des conflits fréquents sont apparus concernant les opérations et la gestion, ainsi que des problèmes interpersonnels entre les participants.

--- Extrait de « Survivre dans un verre scellé »

Vous vous demandez peut-être pourquoi les projets de Musk sont si ambitieux.
Pourquoi auraient-ils conçu un plan aussi complexe pour déplacer un groupe aussi important de personnes, plutôt qu'une mission simple impliquant seulement quelques personnes ? La raison est simple.
Car son plan est une stratégie économique, et non un plan scientifique ou d'ingénierie.
En réalité, il n'a pas de plan concret pour résoudre les problèmes des voyages spatiaux et les énormes difficultés de la survie sur Mars.


Pour Musk, assurer la viabilité financière de son entreprise est sa seule préoccupation.
Musk prédit qu'à mesure que le prix des billets pour Mars baissera, de plus en plus de gens voudront embarquer à bord du vaisseau spatial.
Il est donc avantageux de concentrer les efforts technologiques sur la réduction du prix des billets.
C’est pourquoi SpaceX s’intéresse davantage aux vaisseaux spatiaux qu’à la survie sur une colonie martienne.

--- Extrait de « Billet aller simple pour Mars »

En théorie, le processus visant à rendre Mars à nouveau habitable pourrait sembler simple.
Autrement dit, en rejetant des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, nous pouvons modifier la situation en augmentant la pression et la température à la surface et en provoquant la fonte des sols et des glaces polaires.
Ce scénario suggère la création d'une atmosphère plus dense et d'une eau abondante (même si la respiration y est difficile), et que l'introduction d'organismes photosynthétiques, notamment des plantes qui émettront de l'oxygène, permettra de créer un environnement propice à l'habitation humaine.
Expliqué ainsi, cela paraît si simple qu'on se demande pourquoi nous n'avons pas déjà une deuxième planète bleue dans notre système solaire.
--- Extrait de « Terraformation : Mars peut-elle devenir bleue ? »

Il est difficile de prédire un avenir incertain.
Ce qui était impossible dans quelques années pourrait devenir possible dans des centaines d'années.
Mais quel que soit le point que vous imaginiez, vous devez garder à l'esprit un fait simple :
Mars ne peut pas remplacer la Terre aujourd'hui.
Cela ne paraît peut-être pas évident, mais l'environnement martien est tout aussi hostile que celui de la Lune.
De plus, comparé à la Lune, s'installer sur Mars présente peu d'avantages.
La lune est un peu plus facile d'accès.
Franchement, personne (y compris les scientifiques et les experts) ne peut avancer une seule raison valable pour laquelle nous devrions quitter la Terre et aller vivre sur Mars.

--- Extrait de « Pourquoi nous ne pouvons pas aller sur Mars »

Tout projet hypothétique de migration d'une partie de l'humanité hors de la Terre se heurterait à une complexité énorme.
Pour établir une colonie sur la Lune ou sur Mars, les deux seules options théoriquement viables, nous devons être capables non seulement de maintenir une colonie indépendante et isolée à la surface de ces mondes, mais aussi de transporter en toute sécurité de grandes quantités de provisions et de personnel.


Dans ce cas, ne serait-il pas préférable d'abandonner complètement tout projet de colonisation d'autres corps célestes et de créer plutôt un environnement artificiel adapté à la vie humaine dans l'espace ? S'il n'existe aucune alternative à la vie dans un tube de verre hermétique, il est logique de le construire dans un endroit plus accessible.
Cela signifie qu'il serait peut-être préférable de construire un habitat spatial massif (colonie spatiale) près de la Terre plutôt que de construire une biosphère scellée sous un dôme sur Mars.

--- Extrait de « Île spatiale, résidence spatiale »

Construire une autre colonie humaine au-delà de la Terre représente non seulement un défi de taille en soi, compte tenu de l'environnement hostile, des risques et des difficultés techniques, mais aussi du coût exorbitant de la construction qu'il faut prendre en compte.
Qu'il s'agisse d'une immense colonie spatiale comme l'envisage Jeff Bezos, ou de la ville martienne d'Elon Musk, transporter les matériaux nécessaires au-delà de la Terre et les assembler en orbite, sur la Lune ou à la surface de Mars reste un concept difficile à imaginer.
C’est d’autant plus vrai que, avec la technologie actuelle, il en coûte des dizaines de milliers de dollars pour extraire un seul kilogramme de matière de l’atmosphère terrestre.

--- Extrait de « S'il y avait un ascenseur pour le paradis »

Même si nous pouvions nous relocaliser dans d'autres parties du système solaire, les catastrophes naturelles qui menacent notre survie à court et moyen terme (en quelques siècles ou millénaires) ne disparaîtraient pas.
Par exemple, les collisions avec des astéroïdes ou des comètes resteraient un problème non résolu sur Mars ou sur la Lune, et pourraient avoir le même impact sur les espaces habitables en orbite.


Comme nous l'avons constaté, la meilleure façon de faire face à ces menaces est la surveillance et la prévention, afin que, lorsque le pire se produit, nous puissions élaborer des solutions pour minimiser les dégâts.
Tout cela nécessite de nouvelles technologies et des connaissances liées à l'observation et à l'exploration spatiale.
Les dangers découlant des actions humaines ne disparaîtront ni ne diminueront avec la création de colonies extraterrestres.
Il se peut même que ce soit le contraire.

--- Extrait de « Au-delà de la Terre »

Ces dernières années, plusieurs articles de presse ont fait état de la découverte de planètes potentiellement habitables autour d'autres étoiles.
Cette nouvelle s'accompagnait d'une estimation surprenante : il pourrait y avoir des centaines de millions de planètes habitables rien que dans notre galaxie.
Quand on entend des nouvelles comme celle-ci, on pourrait croire que les planètes semblables à la Terre sont incroyablement courantes dans l'univers.
Mais pour bien évaluer cela et le remettre dans son contexte, nous devons comprendre ce que les astronomes entendent souvent par le terme « potentiellement habitable ».

--- Extrait de « Ce que dit la "planète habitable" »

La raison pour laquelle nous recherchons de nouvelles exoplanètes n'est pas pour y vivre, mais pour les étudier et apprendre des choses que nous ignorons encore : comment la vie a commencé, comment elle est répartie dans l'univers, comment rendre la Terre plus habitable et ce qui rend une planète inhospitalière.
Il est donc fondamentalement absurde de considérer chaque planète habitable nouvellement découverte comme une jumelle de la Terre.
La nature, à grande échelle, a peut-être trouvé diverses solutions pour favoriser la vie, et nous en apprendrons davantage en explorant les différences entre notre Terre et les autres planètes.

--- Extrait de « Une autre Terre, la Terre 2.0 »

Cependant, il ne faut pas oublier que nous vivons dans un univers où existe un ordre qui échappe à notre contrôle.
La célèbre citation de Walt Disney, « Si vous pouvez le rêver, vous pouvez le faire », ne s'applique pas à tout.
Par exemple, l'incapacité à dépasser la vitesse de la lumière n'est pas une limitation technologique temporaire, mais un fait de l'ordre de la réalité.
Comme pour la loi de conservation de l'énergie, nous ne pouvons pas voyager d'un point de l'espace à un autre plus vite que le signal de la lumière.
Ces limitations n'ont rien à voir avec le stade de développement de notre civilisation.
Elle fait partie intégrante de la nature, et tout ce que nous pouvons faire, c'est trouver des solutions ingénieuses pour en tirer le meilleur parti dans les limites qui nous sont imposées.

--- Extrait de « Épilogue : La technologie ne peut pas contourner les "limites de la physique" »