L’espace est VASTE. L’espace est immense. Vous n’allez pas croire à quel point il est vaste, énorme, époustouflant. Je veux dire, vous pouvez penser que le chemin qui mène à la pharmacie est long, mais ce n’est rien comparé à l’espace. Les distances sont tout simplement trop grandes pour être parcourues en une vie. Voilà comment Douglas Adams, auteur du guide du voyageur galactique, décrit l’univers dans sa saga littéraire à succès (que je recommande chaudement). Stuart Armstrong et Anders Sandberg, deux chercheurs au futur of humanity institute à Oxford se sont quant à eux posé la question de savoir quelles sont les possibilités pour atteindre toutes les régions de l’univers. Si tenté que c’est...

L'espace est plutôt mortel. Mais est-il si mortel que nous sommes effectivement emprisonnés à jamais dans notre système solaire ? Beaucoup ont prétendu que c'était le cas, mais quelques scientifiques l'ont découvert. Depuis qu'Enrico Fermi a posé sa célèbre question "Où est tout le monde ?" nous avons réfléchi au mystère du paradoxe de Fermi. Dans une galaxie où des milliards de planètes ont eu des milliards d'années pour donner naissance à des civilisations technologiques, pourquoi ne voyons-nous aucune trace de celles qui nous ont précédés ? Il existe de nombreuses réponses possibles à cette question, allant de l'exaltation - comme l'idée que nous sommes parmi les premiers à surmonter certains défis évolutifs extrêmes - à l'horreur - comme la perspective que chaque civilisation atteignant notre niveau d'avancement s'anéantisse par la suite. Nous avons déjà mentionné tous ces aspects.  
 
Mais il y a une explication très communément citée que nous n'avons jamais explorée. C'est peut-être l'explication la plus ennuyeuse possible. Nous l'avons évitée parce que, franchement, je ne veux pas qu'elle soit la vraie réponse au paradoxe de Fermi. C'est l'idée que nous ne voyons pas d'extraterrestres parce que le voyage interstellaire est tout simplement trop difficile pour que quiconque s'en donne la peine. Des civilisations technologiques comme la nôtre peuvent apparaître et disparaître, certaines peuvent atteindre des niveaux de sophistication et d'avancement bien supérieurs aux nôtres. Mais aucune ne parvient à peupler la galaxie, car envoyer des créatures vivantes entre les étoiles est si difficile que cela n'en vaut pas la peine.  
 
Aujourd'hui, nous allons donc nous pencher sur cette question : l'humanité est-elle condamnée à passer le reste de sa vie blottie dans son propre système solaire ? Il y a deux facteurs qui rendent le voyage interstellaire difficile. Le premier, le plus évident et celui que vous connaissez déjà, est aussi le plus facile à résoudre. Il s'agit des distances absurdement grandes à parcourir. L'étoile la plus proche, Proxima centauri, se trouve à 4,2 années-lumière. Il faudrait au vaisseau spatial le plus rapide que nous ayons jamais construit - c'est-à-dire les 163 km/s de la sonde solaire Parker - plus de 7 000 ans pour atteindre Proxima, si tant est qu'il aille dans la bonne direction. Pour que les humains puissent voyager dans les étoiles, le temps de voyage doit être au moins de l'ordre d'une vie humaine, ce qui signifie voyager à des vitesses relativistes - des fractions considérables de la vitesse de la lumière. Mais il s'agit en fait d'un problème soluble. Le programme Breakthrough Starshot propose d'envoyer un train de minuscules vaisseaux alimentés par des voiles solaires, qui seraient accélérés à 20% de la vitesse de la lumière par un réseau géant de lasers sur Terre. Ces engins ne sont guère plus que des puces d'ordinateur, et envoyer des humains implique une augmentation de plusieurs ordres de grandeur de la masse nécessaire au maintien de la vie et au blindage. Mais il existe des formes avancées de propulsion qui pourraient en principe accélérer un vaisseau spatial à une fraction raisonnable de la vitesse de la lumière. Par exemple, de très VRAIES grandes voiles lumineuses, des moteurs à fusion compacts ou des moteurs matière-antimatière. Certains de ces dispositifs pourraient être réalisables dans un avenir lointain mais prévisible. Le problème des distances folles devrait être entièrement résolu...  
 
s'il n'y avait pas le deuxième problème, à savoir que l'espace interstellaire veut nous tuer. ISM est l'acronyme officiel - pas meurtre interstellaire, mais milieu interstellaire. L'espace entre les étoiles de notre galaxie est loin d'être vide. Il est rempli de gaz diffus et de grains de poussière. Cette matière est peut-être éparse, mais à des vitesses relativistes, chaque molécule devient une minuscule balle. Et c'est sans parler des rayons cosmiques, des particules qui se déplacent suffisamment vite pour tuer à elles seules. C'est la principale menace potentielle pour notre avenir en tant qu'espèce galactique. Notre glorieux avenir galactique dépend de la réponse à une question plutôt banale : un vaisseau suffisamment grand pour transporter des êtres humains peut-il être protégé de manière adéquate contre de minuscules particules sans ajouter une masse supplémentaire telle que l'accélération d'un tel vaisseau devienne une impossibilité pratique. Et si la réponse est non, avons-nous résolu le paradoxe de Fermi de la manière la moins intéressante possible ? La réponse à la question d'Enrico Fermi, "où est tout le monde ?", est peut-être tout simplement "tout le monde est resté à la maison".  
 
Pour le savoir, concevons la mission interstellaire avec équipage la plus plausible que nous puissions imaginer. Nous allons envoyer un vaisseau spatial vers Proxima Centauri dans le but de l'y amener en une génération, et si possible en vie. Nous utiliserons un système de propulsion capable de nous accélérer à 20% de la vitesse de la lumière. Jusqu'où irons-nous avant d'être anéantis par de minuscules débris spatiaux ? Eh bien, à 0,2 c, une rencontre avec un grain de poussière d'environ un millimètre de large délivre quelques centaines de millions de joules d'énergie cinétique. Cela vaporise notre vaisseau instantanément. Donc nous n'arrivons même pas à sortir de notre système solaire ? Eh bien, peut-être pas. Ce genre de micrométéorites est assez commun dans le système solaire - des restes de la formation du système planétaire. Cette probabilité d'impact est bien trop élevée pour être acceptable. Heureusement, l'abondance des micrométéorites diminue considérablement lorsque nous quittons le système solaire. Nous pourrions peut-être sortir du système solaire en ligne droite pour éviter la densité de déchets beaucoup plus élevée dans le plan écliptique, et nous pourrions peut-être tracer un chemin à l'aide de lasers ou autres depuis la Terre. Ensuite, nous nous dirigeons vers Proxima Cen et nous voyons jusqu'où nous pouvons aller dans le voyage de plus de 20 ans que nous gérons avant d'être grillés. Pour y arriver, voyons à quoi ressemble le milieu interstellaire. Il est composé de 99 % de gaz en masse et de 1 % de très petits grains de poussière. La densité moyenne du gaz dans le disque de la Voie lactée est d'environ 1 atome par centimètre cube, mais le Soleil se trouve dans une région sous-dense appelée bulle locale. Celle-ci a probablement été créée par une explosion de supernova passée. Dans cette région, il y a en moyenne un atome par 10 cm cube. La poussière est constituée de molécules silicatées et carbonées qui se sont agglutinées en grains. Cette matière provient d'éléments lourds qui sont fusionnés dans les noyaux d'étoiles massives et éjectés dans les supernovae ou dans les vents des étoiles géantes. Ces éléments se rencontrent et forment des molécules, qui se regroupent ensuite en grains. La plupart de ces grains ont une taille comprise entre un dixième et quelques dixièmes de micromètre. Les grains plus grands que cela sont extrêmement rares en dehors du système planétaire. Tellement rares que nous pouvons ignorer la possibilité qu'un seul grain détruise notre vaisseau. Même les plus petits grains sont rares, environ 1 grain par 100 mètres cube. Donc le gaz et la poussière sont diffus, mais souvenez-vous, nous voyageons à 4 années-lumière. Cela signifie que nous sommes sûrs de toucher beaucoup de ces choses. Aucun de ces impacts ne va anéantir le vaisseau, mais cela peut ne pas avoir d'importance. Pensez à un satellite ou à un météorite entrant dans l'atmosphère de la Terre. Ils commencent à brûler presque dès qu'ils pénètrent dans les couches supérieures de l'atmosphère, où la densité de l'air ne représente qu'un millionième de celle du niveau de la mer. Cela s'explique par le fait que ces objets se déplacent à une vitesse de plusieurs dizaines de kilomètres par seconde. C'est la vitesse d'impact avec chaque molécule d'air, et donc une grande quantité d'énergie cinétique est déversée dans l'objet qui tombe, le détruisant généralement avant qu'il ne touche le sol. L'espace interstellaire est un peu moins dense que la haute atmosphère - par un facteur d'environ 10^16. Mais nous voyageons aussi environ 10 000 fois plus vite qu'un satellite en orbite basse qui rentre dans l'atmosphère. Alors à quelle vitesse nous brûlons nous à 0,2c ? L'énergie cinétique déposée par chaque particule est égale à la moitié de la masse multipliée par la vitesse au carré. En tenant compte des densités, des masses et des vitesses relatives des particules, la chaleur déposée sur notre vaisseau par l'ISM est environ un milliard de fois inférieure à celle d'une rentrée en orbite. Il semble donc que nous pourrions nous en sortir avec un blindage et une dissipation de chaleur modérés.  
 
Mais il y a un autre problème. À ces vitesses, chaque atome ou molécule qui entre en collision peut causer des dommages. Dans un article de 2016, Thiem Hoang et ses collaborateurs ont calculé les dommages causés par l'impact de chaque particule. Ils ont constaté que l'hydrogène et l'hélium légers ne causent pas de dommages durables - ils ne font que déposer de la chaleur. Mais chaque impact d'un élément plus lourd laisse des cicatrices permanentes, l'oxygène, relativement commun, et le fer, extra massif, étant à l'origine de la plupart des dégâts. En voyageant vers Alpha Cen à 0,2c, notre coque avant est vaporisée. Mais seulement à une profondeur d'un demi-millimètre environ. Les dommages dus à l'impact de la poussière sont similaires, une grande partie de la surface avant étant vaporisée ou érodée par de minuscules cratères d'impact jusqu'à une profondeur d'environ un millimètre toutes les 4 années-lumière. Il faut donc un bouclier, mais pas trop épais, et seulement à l'avant du vaisseau. Un pare-brise, en fait. Nous pouvons donc minimiser le poids supplémentaire en rendant notre vaisseau aussi long et étroit que possible. L'article de Hoang ne portait pas sur la viabilité des missions avec équipage, mais plutôt sur des missions telles que Breakthrough Starshot, où le "vaisseau spatial" est une puce très fine pour laquelle une ablation d'un millimètre est importante. Il s'avère que pour les types de missions qui pourraient se dérouler de notre vivant, la totalité de notre charge utile pourrait être détruite par un gaz sans au moins un certain blindage. D'accord, jusqu'à présent, le voyage interstellaire semble plausible, du moins en ce qui concerne la survie du vaisseau pendant le voyage. Un blindage modéré est suffisant pour les étoiles proches, et la possibilité de réparer le blindage pourrait nous permettre d'atteindre des parties plus éloignées de la galaxie. Il existe des options plus avancées pour ces dernières - par exemple, la déviation des grains par des champs magnétiques ou une masse de blindage se déplaçant devant le vaisseau. Mais pour commencer notre aventure interstellaire, nous n'avons pas besoin de quelque chose de trop avancé.  
 
Mais il existe un danger plus subtil. Un danger qui pourrait faire que notre vaisseau arrive à destination parfaitement intact, mais avec un équipage mort. Ce danger, ce sont les radiations. Alors que la coque du vaisseau arrêtera les éléments plus lourds en moins d'un millimètre, les atomes d'hydrogène peuvent pénétrer un ordre de grandeur plus profond. Ces atomes seront dépouillés de leurs électrons pour devenir des protons à haute énergie, autrement dit, ils deviendront des radiations. Dans un article publié en 2006, Oleg Semyonov a calculé que l'équipage d'un vaisseau insuffisamment protégé, à n'importe quelle vitesse relativiste, serait soumis à des niveaux de rayonnement comparables à ceux du cœur d'un réacteur nucléaire. Inutile de dire que cela est instantanément mortel pour tout organisme vivant. Un pare-brise en titane d'un centimètre ou deux d'épaisseur devrait suffire à protéger contre ces radiations à 20 % de la vitesse de rotation, tout comme un bouclier d'eau d'un mètre d'épaisseur - peut-être la meilleure option, car vous transportez cette eau de toute façon. Vous avez également besoin d'une couche interne de plomb ou d'un matériau similaire pour bloquer le rayonnement secondaire. Si vous voulez voyager à des vitesses plus proches de celle de la lumière, il vous faut jusqu'à plusieurs mètres de titane ou des dizaines de mètres d'eau. À toute vitesse relativiste, les sorties dans l'espace à l'extérieur du vaisseau sont hors de question. Mais rien de tout cela n'aide contre l'autre type de rayonnement - les rayons cosmiques. L'espace interstellaire est inondé de particules à haute énergie, du simple proton au noyau de fer massif. Ces particules sont accélérées dans les champs magnétiques monstrueux des trous noirs, des supernovae et de la galaxie elle-même. La dose de rayonnement des rayons cosmiques est inférieure à celle du gaz interstellaire. Elle n'est pas instantanément mortelle, mais elle augmentera considérablement les risques de cancer au cours de notre voyage de quatre ans. Il est toutefois plus difficile de se protéger contre les rayons cosmiques, car ils frappent le vaisseau de toutes les directions. Si vous parvenez à accélérer à 80 ou 90 % de la vitesse de la lumière, la plupart des rayons cosmiques vous frapperont de face, et votre pare-brise vous protégera. Mais à des vitesses plus plausibles, le vaisseau devra être protégé sur toutes ses surfaces. Une coque d'eau d'un mètre d'épaisseur autour du vaisseau ferait l'affaire, mais ajouterait une masse prohibitive - trop importante pour atteindre des vitesses relativistes, du moins pour nos premières itérations de la technologie de propulsion des vaisseaux. Il est fort probable que les premières générations de voyageurs interstellaires devront accepter les risques sanitaires et espérer que la destination en vaille la peine. Pour les voyages interstellaires dépassant quelques années-lumière, la protection contre le milieu interstellaire, les micrométéorites et les rayons cosmiques devra devenir plus sérieuse. Mais il s'avère que rien ne nous empêche en principe de boiter lentement d'un système planétaire à l'autre. Le voyage interstellaire est très difficile, mais d'après ce que nous savons actuellement du milieu interstellaire, il n'est pas impossible. Et ce n'est certainement pas une explication claire du paradoxe de Fermi. L'univers essaie peut-être de nous tuer, mais il n'essaie pas assez fort. Pas assez pour nous empêcher d'étendre la portée de notre espèce à de lointaines étendues d'espace interstellaire.