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L’avenir de l’humanité se jouera-t-il dans les étoiles ?

Des voyages habités conduiront-ils l'homme jusqu'au système planétaire d’Alpha du Centaure à une distance de 4,4 années-lumière, soit 42 000 milliards de kilomètres ? | © ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)

Sciences & Espace

Lorsqu’ils auront fini de prédater leur environnement, les hommes iront-ils tout recommencer sur une lointaine planète ? Les lois de la physique n’interdisent pas de l’envisager… Mais si on ne regarde pas la réalité en face, comme dans le film « Don’t look up », on aura fini de détruire la Terre bien avant d’être prêt pour une hypothétique migration au-delà du système solaire…

 

Professeur de physique théorique au département de mathématique de l’Université de Namur, André Füzfa est passionné par les étoiles. Comme il le dit joliment, « le ciel m’inspire, il m’aspire, il y a tellement de mondes à découvrir ! » Dans un souci de vulgarisation, il publiera prochainement « L’appel des étoiles », un roman racontant un voyage interstellaire. C’est que, depuis plusieurs années, ce scientifique travaille à la modélisation d’une telle aventure, comprenez l’étude théorique, au regard des lois de la physique, d’une expédition au-delà de notre système solaire.

Une première étape pourrait mener l’homme à visiter le système planétaire d’Alpha du Centaure, car il est le plus proche du nôtre… à une distance, tout de même, de 4,4 années-lumière, soit 42 000 milliards de kilomètres. Dans cette région « voisine » de la Terre, l’Homo sapiens pourrait peut-être, un jour, chercher à s’installer sur Proxima b, une exoplanète supposée habitable sur une surface limitée, située entre une zone extrêmement chaude et une zone extrêmement froide. Cependant, d’intenses rayons ionisants pourraient y rendre la vie bien compliquée pour des humains.

Un projet de « restart » de l’aventure humaine sur une autre planète pourrait donc imposer d’émigrer bien plus loin. Pourquoi pas tout près de Gliese 581 ? Cette étoile naine, située à 20,5 années-lumière dans la constellation de la Balance, compterait deux exoplanètes en zone habitable qui, selon des scientifiques français du CNRS, pourraient être pourvues d’un climat favorable et d’eau… Le conditionnel reste de mise. Alors, ailleurs encore ? Toujours plus loin ?

De plus en plus, la quête d’une autre « Terre » équivaut à la recherche d’une aiguille dans une botte de foin, tant les destinations possibles se multiplient grâce à des méthodes de calcul et des outils de détection toujours plus performants. Les astronomes estiment aujourd’hui que l’univers, immense et en constante expansion, abrite non pas des milliers, non pas des millions, mais des milliards d’exoplanètes habitables. C’est-à-dire autant de « Terre bis » potentielles, situées à bonne distance de leur soleil pour ne pas être trop chaudes ou trop froides, disposant d’eau sous forme liquide, et pourvues en molécules carbonées.

Reconstruire l’humanité dans l’espace, avenir crédible ou miroir aux alouettes ? Un peu des deux, explique le professeur de physique André Füzfa. Il a reçu Paris Match à l’observatoire de l’Université de Namur, où il aime faire découvrir le ciel à ses étudiants avec cette plate-forme d’observation polyvalente qui compte quatre télescope. © Ronald Dersin.

Est-il envisageable que l’homme, explorateur dans l’âme mais aussi destructeur invétéré de son environnement, aille un jour chercher aussi loin, ou un sens à sa vie, ou la présence de vies extraterrestres, ou encore son propre salut ? Alors qu’il nous reçoit à l’observatoire de l’Université de Namur où il aime faire découvrir le ciel à ses étudiants, le professeur André Füzfa répond par l’affirmative, tout en nous invitant à ne pas trop nous bercer d’illusions.

« Le voyage interstellaire implique des défis d’ingénierie immenses (…). Cependant, même si cela prendra du temps, je suis persuadé que nous serons un jour capables d’aller tutoyer les étoiles»

Paris Match. Le film « Don’t Look Up », cette métaphore du déni environnemental et climatique, a marqué les esprits. Dans l’épilogue, alors que la Terre vient d’être détruite par une comète dont l’arrivée était pourtant prévisible, quelques privilégiés s’envolent à bord d’un vaisseau spatial censé les conduire vers un ailleurs salvateur. Aujourd’hui, cette scène n’est pas crédible, mais croyez-vous qu’un jour l’homme s’envolera pour tenter de reconstruire le monde sur une exoplanète habitable ?

André Füzfa. Au regard des lois de la physique, un tel voyage interstellaire est tout fait envisageable. À mon sens, il s’agit d’une question injustement controversée, qui fait l’objet de trop peu de recherches dans le monde scientifique. On abandonne souvent la réflexion sur ce sujet à la science-fiction et cela contribue à accréditer des idées fausses. À voir certains films, à lire certains romans et bandes dessinées, on pourrait croire que dans un avenir plus ou moins lointain, on voyagera au-delà de notre étoile comme on prend aujourd’hui le TGV. Ce ne sera évidemment pas si simple et ce ne sera pas pour tout le monde. À vrai dire, le voyage interstellaire implique des défis d’ingénierie immenses que nous sommes loin d’avoir résolus. Cependant, même si cela prendra du temps, je suis persuadé que nous serons un jour capables d’aller tutoyer les étoiles. Mais j’espère que nous le ferons pour de bonnes raisons. Que ce sera pour explorer l’univers avec sagesse et respect, pour découvrir de nouveaux mondes et apprendre d’eux, et non pour fuir une Terre devenue inhabitable à cause de notre bêtise et recommencer nos erreurs ailleurs. Je suis assez d’accord avec le découvreur d’exoplanètes et Prix Nobel de physique Didier Queloz lorsqu’il estime « irresponsable de penser que lorsque les choses tourneront mal, nous pourrons nous réfugier ailleurs ». Si nous nous inscrivons dans cette logique de l’inévitable et possible départ in extremis, nous renforçons l’idée selon laquelle le progrès réparera forcément nos atteintes à l’environnement, à la biodiversité, au climat. Et nous risquons surtout d’avoir fini de détruire la planète avant d’avoir trouvé la solution de rechange. C’est d’ailleurs la morale du film « Don’t Look Up ».

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Quel est l’obstacle principal au voyage interstellaire ?

Nous ne disposons pas de la quantité d’énergie inédite qui serait nécessaire pour propulser un vaisseau habité aussi loin. Il faudrait plusieurs dizaines de fois toute celle produite dans le monde durant une année pour arriver à voler dans l’espace 10 000 fois plus vite qu’on ne le fait actuellement. Pour être en mesure de lancer des vaisseaux habités vers les exoplanètes, nous devrons faire un saut technologique très important. L’homme devra attendre encore longtemps, je dirais 300 ans au moins, avant de tenter une telle aventure. Certes, nous ne sommes pas à l’abri de découvertes scientifiques qui bouleverseraient la donne dans ce monde où les connaissances progressent toujours plus vite. Mais le danger climatique est pour ce siècle, il n’attendra pas que nous soyons prêts à partir là-haut.

Nous sommes donc très loin de pouvoir réaliser ce qu’on voit dans « Don’t Look up » ?

Si l’on tient compte des technologies disponibles et qu’on les replace dans un scénario du type « Don’t Look Up » où les hommes doivent quitter la terre précipitamment, un vaisseau interstellaire ne pourrait être propulsé que par des moteurs-fusées nucléaires, une dizaine au moins, soit une puissance de 10 gigawatts. En fait, la technologie est connue depuis les années 1960, mais on n’a jamais osé faire voler une machine aussi dangereuse. En outre, vous aurez remarqué que les voyageurs du film sont maintenus en vie pendant 22 740 ans par cryogénisation ! Bien évidemment, nous ne maîtrisons pas cette technologie d’hibernation sur cette échelle de temps. Mais soit, j’ai calculé, sur la base des données proposées par les scénaristes de « Don’t Look Up »… En postulant que leur vaisseau nucléaire pèse quelque 10 000 tonnes, carburant compris, il a dû se poser à quelques 45 années-lumière, soit à 430 000 milliards de km de la Terre. Cela situe sa destination aux alentours du système planétaire TRAPPIST-1, découvert en 2015 par des chercheurs liégeois. Cependant, je suis incapable de vous dire s’il y a bien de la vie ou des possibilités réelles d’implantation humaine sur place. Et encore moins si l’on risque d’y rencontrer un « bronteroc », comme celui qui croque la présidente Orlean à la fin du film…

En plus de quarante ans, les sondes Voyager ont parcouru quelque 23 milliards de km. © NASA

Quel est notre record de distance parcourue dans l’espace ?

En termes de vol habité, nous sommes allés jusqu’à quelques 380 000 kilomètres de la Terre, lors des expéditions lunaires de la NASA au siècle passé. Quant au record de distance, il est détenu par les sondes Voyager, lancées dans les années 1970. En plus de quarante ans, elles ont parcouru quelque 23 milliards de km.

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C’est tout de même impressionnant ?

Oui, car de tous les objets envoyés dans l’espace par l’Homme, ce sont les premiers qui ont réussi à sortir du système solaire. En même temps, cette performance invite à la modestie, parce qu’elle nous rappelle l’immensité du chemin à parcourir : il faudrait que ces sondes parcourent 40 000 milliards de km de plus pour arriver jusqu’aux premières exoplanètes d’Alpha du Centaure. À la vitesse de Voyager – 17 km/s, soit 1/20 000 de la vitesse de la lumière – ce voyage prendrait 78 000 ans. Le Graal, ce serait d’arriver à construire un vaisseau qui pourrait nous conduire vers une destination telle que Proxima b en une quarantaine d’années. Pour cela, il faut atteindre environ 10 % de la vitesse de la lumière. C’est théoriquement possible, mais le coût énergétique est actuellement impayable : à peu près l’équivalent de ce qu’on produit en neuf ans sur la Terre entière.

La science-fiction a parfois proposé la solution de l’arche, du « vaisseau-monde » peuplé d’explorateurs se succédant de génération en génération…

Cette idée s’arrime sur le postulat que, dans le futur, on ne trouvera pas de solution pour circuler beaucoup plus vite dans l’espace. Sans doute est-ce manquer un peu d’optimisme, mais j’y reviendrai. Avec une arche, on adapte les conditions du voyage en misant sur des engins immenses contenant une biosphère permettant à des humains de vivre et de se reproduire jusqu’à ce que leurs descendants arrivent à destination. Je ne veux pas être cynique, mais quand on voit les difficultés que les hommes éprouvent déjà après deux ans de confinement… Dans une telle aventure spatiale, il ne s’agit pas seulement de survivre, mais de vivre ensemble dans un espace exigu pendant des millénaires. De plus, cette option pose également la question du coût énergétique : dans le désert interstellaire, il n’y a pas d’étoile juste à côté du vaisseau pour réchauffer les voyageurs ou faire pousser les plantes qui les nourriront. Il faudrait parvenir à embarquer l’équivalent de plusieurs siècles de production énergétique mondiale rien que pour subvenir aux besoins de survie à bord.

André Füzfa : « Le Graal, ce serait d’arriver à démultiplier la vitesse de nos vaisseaux dans l’idée de sortir du système solaire en ne naviguant que quelques dizaines d’années.» © Ronald Dersin.

Ne pourrait-on pas prendre le problème autrement : pourquoi aller si loin ? Pourquoi ne pas viser des projets d’installation durables sur des planètes ou des lunes de notre système solaire ? Voire la création d’immenses stations orbitales ?

Depuis le siècle dernier, des tas de projets ont été évoqués concernant Mars, les lunes de Jupiter et bien d’autres endroits. Le point commun de tous ces projets, c’est qu’ils n’offriraient que des possibilités de vie au rabais pour un nombre réduit d’humains. Par exemple, une vie souterraine sur Mars, comme des taupes, ce n’est pas très attirant !

S’il devait s’agir de « recommencer » l’humanité sur une planète vraiment hospitalière, il n’y aurait donc que la solution du voyage interstellaire. Mais là, dites-vous, on n’a pas assez d’énergie, on ne sait pas aller assez vite. La quadrature du cercle ?

Pour le moment, oui. Le Graal, ce serait d’arriver à démultiplier la vitesse de nos vaisseaux dans l’idée de sortir du système solaire en ne naviguant que quelques dizaines d’années. Notez qu’il y a déjà eu des projets un peu dingues : dans les années 1960, par exemple, le physicien Freeman Dyson avait préconisé un système de propulsion nucléaire impliquant l’embarquement de toute une cargaison de micro-bombes atomiques. L’idée était dans l’air du temps, dès lors qu’il avait des milliers d’ogives nucléaires à désarmer…Personnellement, je ne recommanderais pas d’essayer un truc pareil.

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Depuis quelques années, notamment en marge des avancées d’ITER, le réacteur thermonucléaire expérimental international, on ne cesse d’évoquer les progrès de la fusion nucléaire. Cette technologie pourrait-elle rendre le voyage interstellaire possible ?

Oui. La fusion de deux atomes légers, par exemple de deutérium et de tritium, produit un noyau d’hélium plus lourd et cette transformation libère une énergie considérable, un million de fois plus puissante que les combustibles utilisés actuellement. On travaille là-dessus depuis une quarantaine d’années et on atteint seulement la phase préparatoire à un déploiement industriel qui ne se fera pas avant la fin de ce siècle, voire au siècle prochain. Pour l’étape suivante, une adaptation de cette technologie visant à propulser un vaisseau spatial pendant plusieurs années, il faudra attendre un peu plus longtemps encore.

Le projet ITER est en construction à Saint-Paul-lez-Durance, dans le sud de la France – © ITER Organization, http://www.iter.org/

Ne fabriquera-t-on pas un jour des moteurs fonctionnant avec de l’antimatière ?

On le tentera probablement, mais quand ? Sur le papier, l’antimatière pourrait être le carburant du futur. Un combustible d’une puissance inimaginable pour nos contemporains. Je vous épargne les explications trop complexes, mais l’intérêt de l’antimatière réside dans le fait qu’on peut la convertir entièrement en énergie par annihilation avec la matière. Comme l’exprime bien le physicien Roland Lehoucq, un autre passionné des étoiles, c’est « le rendement ultime ». Mon confrère propose notamment cette image : en associant un gramme de matière avec un gramme d’antimatière, disons la masse d’un morceau de sucre, vous produisez autant d’énergie que la bombe d’Hiroshima. Mais le problème est que l’antimatière n’existe pas à l’état naturel. La quantité totale d’antimatière chèrement produite en quelques dizaines d’années au CERN (l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire) est à peine de dix milliardièmes de gramme. Pour remplir les réservoirs d’un vaisseau interstellaire de ce précieux carburant, il faudrait produire de l’antimatière avec une efficacité des milliards de fois supérieure. Sans oublier que l’antimatière doit être strictement confinée par des champs électromagnétiques : elle est très explosive, ce qui rend son utilisation dans un moteur-fusée périlleuse. Ce n’est donc pas pour demain. Mais sans doute pour après-demain.

« Il n’est pas exclu que l’énergie à déployer pour un tel départ endommage radicalement l’environnement terrestre »

Dans un roman que vous publierez prochainement, vous explorez une autre piste, celle de la « propulsion à énergie dirigée ». De quoi s’agit-il ?

L’idée est de collecter de l’énergie solaire dans des proportions gigantesques, sur d’énormes surfaces, via des panneaux installés sur la Terre ou dans l’espace, afin d’alimenter un faisceau électromagnétique extrêmement puissant. Ce laser serait dirigé vers les voiles réfléchissantes d’un vaisseau spatial, qui recevrait ainsi la poussée et l’énergie nécessaire. Depuis les années 1960, plusieurs physiciens ont étudié les possibilités théoriques de ce mode de propulsion. Il a l’avantage d’externaliser la source d’énergie des vaisseaux spatiaux, qui s’en trouvent ainsi beaucoup plus légers. D’ailleurs, des prototypes à voiles solaires, propulsés à faible vitesse par les seuls rayons du soleil, ont déjà navigué dans l’espace. Mais là encore, il faudra un fameux saut technologique et beaucoup de temps pour mettre en oeuvre la propulsion à énergie dirigée dans le cadre de vols habités visant à sortir du système solaire.

S’il ne s’agissait que d’envoyer des mini sondes dotées de capteurs, ce serait plus simple ?

Certainement. C’est la stratégie du projet « Starshot », qui fut présenté en 2016 par l’astrophysicien Stephen Hawking. Là encore, il est envisagé d’utiliser un puissant faisceau laser, mais ce serait pour propulser des nano vaisseaux équipés de voiles très fines et ne pesant qu’un petit gramme. On ambitionne de pouvoir leur donner une vitesse équivalente à 20 % de celle de la lumière, qui leur permettrait d’atteindre le système planétaire d’Alpha du Centaure en une vingtaine d’années. Sans s’y arrêter, d’ailleurs. Ce projet a reçu un soutien symbolique de la NASA et pourrait devenir réalité dans les prochaines années. En tous cas, s’il trouve son financement, car il nécessite environ 10 milliards de dollars d’investissement, soit autant que le nouveau télescope spatial James Webb.

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Imaginons que nous ayons résolu la question de l’énergie. En aurait-on fini avec les difficultés que présenterait un voyage à très grande vitesse vers les étoiles ?

Loin de là. Le bien-fondé de l’utilisation d’une quantité d’énergie inédite pour propulser un engin en dehors du système solaire devrait être discuté à l’échelle planétaire : on parle d’une puissance qui équivaut à de nombreuses années de la production mondiale actuelle. Comment la société accueillera-t-elle ces projets de voyages spatiaux très coûteux ? Par ailleurs, nous serons confrontés à des questions nouvelles dans l’histoire de la migration humaine : la loi de la relativité implique que si l’on se rapproche de la vitesse de la lumière, le temps s’écoule plus lentement. Cette dilatation du temps a été mise en évidence expérimentalement. Voyager si rapidement réduit de deux façons la durée de votre trajet : vous avalez les années-lumière plus rapidement, mais également votre temps propre s’écoule lentement, c’est-à-dire que l’horloge de bord ralentit par rapport à celle d’un observateur extérieur. Il est donc faux de dire qu’il nous faudrait un siècle de trajet à une vitesse proche de la lumière pour nous rendre à une destination éloignée d’une centaine d’années-lumière. Un siècle se serait bien écoulé… mais pour un observateur resté sur la Terre. Qui affrétera ces indécentes croisières à la fois interstellaires et temporelles ? Dans quel but ? Ce sont des questions que je tente de vulgariser dans mon roman à paraître.

Une image de « Don’t Look Up : Déni cosmique », diffusé sur Netflix. Après un voyage interstellaire de 22 740 ans, quelques privilégiés croient avoir trouvé une exoplanète accueillante. Mais, rapidement, la présidente des États-Unis va se faire dévorer par un « bronteroc ». Elle aurait dû écouter les scientifiques qui lui avaient donné de bons conseils pour éviter la destruction de la Terre. © Netflix

En définitive, l’espoir d’un recommencement de l’aventure humaine dans l’espace, est-ce un avenir crédible ou un miroir aux alouettes ?

Comme dit au début de notre entretien, il est envisageable que nous aurons un jour la capacité de nous rendre sur des exoplanètes habitables. Je suis persuadé qu’on tentera l’expérience. En ce sens, on peut parler d’un « avenir crédible ». Mais cette thématique est aussi un miroir aux alouettes, parce qu’un tel voyage interstellaire ne concernera sans doute qu’un nombre réduit de personnes. Tous les autres resteront « à terre » ! Ensuite, il n’est pas exclu que l’énergie à déployer pour un tel départ endommage radicalement l’environnement terrestre. Encore une fois, ce serait aussi un biais de la pensée, renforcé d’ailleurs par la science-fiction, que d’appréhender les voyages interstellaires du futur comme un progrès qui permettra, in extremis, à notre espèce de s’en sortir en faisant l’économie d’un effort de préservation de la Terre. On est alors dans l’esprit des personnages de « Don’t Look Up » : détruisons encore et encore, puisque d’une manière ou d’une autre nous trouverons une solution technologique. Comme nous sommes partis, le problème aura produit ses irréparables effets bien avant qu’on ait trouvé la solution. L’urgence est plutôt de chercher à contrôler les facteurs de risques pour la planète. Ceux qui se présentent ici et maintenant : la pollution, l’épuisement des ressources, le dérèglement climatique, le risque d’une pandémie fatale ou d’une guerre totale. En même temps, je considère que le voyage interstellaire est un sujet de recherche important, trop peu perçu comme tel, même dans la communauté scientifique. Car il faut aussi considérer qu’indépendamment de nos actions, la Terre ne sera pas éternelle. Un jour, elle deviendra inhospitalière. Ce sera peut-être à très long terme, dans trois ou quatre milliards d’années, à cause de son rapprochement avec le soleil. Ou à un terme plus court, puisque nous risquons à tout moment d’être percutés par un astéroïde ou une comète.

Quelles découvertes pourraient nous offrir nos futurs voyages dans les étoiles ?

On pourrait trouver des matériaux nouveaux, des êtres vivants inconnus, voire des apports civilisationnels inspirants qui participeraient au bonheur d’une humanité renouvelée. Encore faudra-t-il alors « coloniser » l’espace avec d’autres ambitions que les seuls soucis de captation de richesses matérielles et de conquête qui ont animé les colons d’autrefois sur notre Terre. Ce serait important que les États organisent une réflexion mondiale sur cette thématique car, aujourd’hui, ce sont surtout des milliardaires visionnaires qui investissent dans l’avenir spatial, et ce n’est pas uniquement par souci philanthropique. Si un personnage charismatique mais un peu douteux comme celui de Peter Isherwell, le PDG de l’entreprise technologique Bash Cellular dans « Don’t Look Up », vous invitait à bord de son vaisseau interstellaire, vous embarqueriez ?

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