Imaginez la scène: c'est un avenir pas trop lointain et l'humanité a commencé à construire des colonies et des habitats dans tout notre système solaire. Nous nous préparons à franchir cette prochaine grande étape vers l'inconnu - laissant en fait la protection confortable de l'héliosphère du Soleil et nous aventurant dans l'espace interstellaire. Avant que cet avenir ne se produise, cependant, il y a une chose importante qui est souvent négligée dans les discussions sur ce sujet.
La navigation.
Tout comme les marins ont utilisé les étoiles pour naviguer dans la mer, les voyageurs spatiaux peuvent être en mesure d'utiliser les étoiles pour naviguer dans le système solaire. Sauf que cette fois, les étoiles que nous utiliserons seront des étoiles mortes. Classe spécifique d'étoiles à neutrons appelées pulsars, définie par les impulsions répétées de rayonnement qu'elles émettent. L'astuce, selon un article récent, pourrait être d'utiliser des pulsars comme une forme de GPS interplanétaire - et peut-être même interstellaire -.
Les théories et les idées sur les moteurs d'engins spatiaux sont nombreuses. Des fondations comme Icarus Interstellar prônent vivement le développement de nouveaux systèmes de propulsion, certains systèmes tels que les propulseurs VASIMR semblant plutôt prometteurs. Pendant ce temps, les fusées à fusion devraient pouvoir emmener des passagers sur un aller-retour de la Terre à Mars en seulement 30 jours, et des chercheurs ailleurs travaillent sur des commandes de distorsion réelles, un peu comme celles que nous connaissons et aimons tous dans les films.
GPS interplanétaire
Mais la navigation est tout aussi importante. Après tout, l'espace est incroyablement vaste et surtout vide. La perspective de se perdre dans le vide est, franchement, terrifiante.
À ce jour, cela n'a pas vraiment été un problème, d'autant plus que nous n'avons envoyé qu'une petite poignée d'engins après Mars. En conséquence, nous utilisons actuellement un méli-mélo de techniques désordonnées pour suivre les engins spatiaux d'ici sur Terre - les suivre essentiellement avec des télescopes tout en s'appuyant fortement sur leur trajectoire prévue. Cela n'est également aussi précis que nos instruments ici sur Terre, ce qui signifie qu'à mesure que l'engin s'éloigne, notre idée de l'endroit exact où il se trouve devient de moins en moins précise.
C'est bien beau quand nous n'avons que quelques engins à suivre, mais lorsque les voyages dans l'espace deviennent plus faciles à atteindre et que des passagers humains sont impliqués, tout acheminer à travers la Terre deviendra de plus en plus difficile. C'est particulièrement le cas si nous prévoyons de quitter les limites de notre étoile natale - Voyager 2 est actuellement à plus de 14 heures-lumière, ce qui signifie que les transmissions terrestres prennent plus d'une demi-journée pour l'atteindre.
Naviguer sur la Terre avec la technologie moderne est assez simple grâce à la gamme de satellites GPS que nous avons en orbite autour de notre monde. Ces satellites transmettent constamment des signaux qui, à leur tour, sont reçus par l'unité GPS que vous pouvez avoir sur le tableau de bord de votre voiture ou dans votre poche. Comme pour toutes les autres transmissions électromagnétiques, ces signaux voyagent à la vitesse de la lumière, ce qui donne un léger délai entre le moment où ils ont été transmis et le moment où ils sont reçus. En utilisant les signaux de 4 satellites ou plus et en chronométrant ces retards, une unité GPS peut localiser votre position à la surface de la Terre avec une précision remarquable.
Le système de navigation par pulsar proposé par Werner Becker, Mike Bernhardt et Axel Jessner au Max Planck Institute fonctionne de manière très similaire, en utilisant les impulsions émises par les pulsars. En connaissant la position et la vitesse initiales de votre vaisseau spatial, en enregistrant ces impulsions et en traitant le Soleil comme un point de référence fixe, vous pouvez calculer votre position exacte à l'intérieur du système solaire.
Considérant que le Soleil doit être fixé de cette façon est techniquement appelé un référentiel inertiel, et si vous compensez le mouvement du Soleil à travers notre galaxie, le système fonctionne toujours parfaitement bien lorsque vous quittez le système solaire! Tout ce dont vous avez besoin est de garder une trace d'un minimum de 3 pulsars (idéalement 10, pour les résultats les plus précis), et vous pouvez localiser votre emplacement avec une précision surprenante!
Chose intéressante, l'idée d'utiliser des pulsars comme balises de navigation remonte à 1974, notamment peu de temps après que Carl Sagan eut utilisé des pulsars pour montrer l'emplacement de la Terre sur les plaques fixées aux sondes spatiales Pioneer 10 et 11. Si le projet Daedalus avait jamais été construit, il aurait pu être équipé d'un système similaire à celui décrit ici.
Emballage pour longue distance
Becker et ses collègues ont examiné les différents types de pulsars visibles dans le ciel et ont choisi un type connu sous le nom de pulsars à rotation comme le meilleur type à utiliser pour un système de positionnement galactique. En particulier, un sous-type de ceux-ci appelés pulsars millisecondes est idéal. Étant plus âgés que la plupart des pulsars, ils ont de faibles champs magnétiques, ce qui signifie qu'ils mettent longtemps à ralentir leur vitesse de rotation - utile car les pulsars fortement magnétisés peuvent parfois changer leur vitesse de rotation sans avertissement.
Avec d'innombrables pulsars parmi lesquels choisir, la question se pose de savoir comment équiper votre vaisseau spatial pour les suivre. Les pulsars sont plus faciles à repérer dans les rayons X ou les ondes radio, il y a donc un petit choix quant à celui qui peut être le mieux utilisé. Essentiellement, tout se révèle être une question de la taille de votre vaisseau spatial.
Les véhicules plus petits, plus proches des engins spatiaux modernes, feraient mieux d'utiliser des rayons X pour suivre les pulsars. Les miroirs à rayons X, comme ceux utilisés dans certains télescopes spatiaux en orbite, sont compacts et légers, ce qui signifie que quelques-uns pourraient être ajoutés pour un système de navigation sans augmenter autant la masse globale de l'engin. Ils peuvent avoir l'inconvénient mineur d'être facilement endommagés par une source de rayons X trop lumineuse, ce ne serait pas un problème, sauf dans des circonstances malheureuses.
D'un autre côté, si vous pilotez un grand vaisseau spatial entre des planètes ou même des étoiles, vous feriez probablement mieux d'utiliser les ondes radio. Dans les radiofréquences, nous en savons beaucoup plus sur le fonctionnement des pulsars, ainsi que sur leur mesure avec une plus grande précision. Le seul inconvénient est que les radiotélescopes que vous devez installer sur votre navire nécessiteraient une surface d'au moins 150 m². Mais alors, si vous pilotiez un vaisseau spatial, ce genre de taille ne ferait probablement pas beaucoup de différence.
Il est intéressant de garder à l’esprit la façon dont les astronomes utilisent fréquemment l’analogie des pulsars «comme des phares» pour expliquer pourquoi ils semblent pulser. Si nous nous retrouvons un jour à les utiliser comme aides à la navigation, cette analogie pourrait prendre un tout nouveau sens!
Les images sont utilisées ici avec l'aimable autorisation d'Adrian Mann de Icarus Interstellar, dont la galerie complète est consultable en ligne sur bisbos.com
