Combien faut-il d’humains dans un vaisseau spatial pour aller coloniser une autre planète?


Combien de personnes pour aller coloniser l’espace tout en tenant compte des risques une surpopulation pendant le voyage et la consanguinité, ainsi que les maladies, contaminations, catastrophe. Comment transporter ces personnes avec l’alimentation nécessaire en ajoutant des serres pour des cultures, et même des animaux. Sans parler du transport qui dura des centaines d’années pour se rendre à une destination.
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Combien faut-il d’humains dans un vaisseau spatial pour aller coloniser une autre planète?

 

Vue d'artiste de l'intérieur d'un cylindre O'Neill, un projet d'habitat spatial théorique proposé dans les années 1970 | NASA Ames Research Center via Wikimedia Commons License by

Vue d’artiste de l’intérieur d’un cylindre O’Neill, un projet d’habitat spatial théorique proposé dans les années 1970 | NASA Ames Research Center via Wikimedia Commons License by

Frédéric Marin

En l’état actuel de la science, seul un équipage se reproduisant durant le trajet spatial de plusieurs centaines d’années pourrait avoir des chances d’arriver à destination.

En 1995, les astrophysiciens Michel Mayor et Didier Quelozm découvraient la toute première exoplanète orbitant autour d’une étoile autre que notre Soleil: 51 Pegasi b. La découverte de ce monde extraterrestre inaugura la quête d’un monde habitable pouvant abriter la vie.

Vingt-trois ans plus tard, le nombre d’exoplanètes à l’existence confirmée dépasse les 3700; la possibilité de trouver un monde semblable au nôtre se rapproche.

Destination Proxima Centauri b

La détection récente de Proxima Centauri b, l’exoplanète la plus près de la Terre que nous puissions trouver, puisqu’elle orbite autour de l’étoile la plus proche de notre Soleil, ouvre une autre possibilité intéressante pour nous autres, habitants de la planète Terre.

Ce corps céleste très probablement rocheux et ayant une masse proche de celle de notre planète est d’un très grand intérêt, car sa température d’équilibre implique que l’eau pourrait être liquide à sa surface.

Située à 1.295 parsecs (40.000 milliards de kilomètres), Proxima Centauri b est une destination idéale. Un court voyage interstellaire ayant pour but l’exploration et la colonisation est théoriquement possible: nous pourrions ainsi implanter l’espèce humaine sur une autre planète.

Vue d’artiste de Proxima Centauri b | ESO / M. Kornmesser via Wikimedia Commons

Mais même si une fusée pouvait se propulser à un pour cent de la vitesse de la lumière, vitesse déjà bien plus rapide que celle de nos engins spatiaux habités actuels, le voyage vers Proxima Centauri b durerait plus de 423 ans.

La solution des navires géants autonomes

Dans ces conditions, pas de voyage vers les exoplanètes possible dans le temps d’une vie humaine. Les chercheurs doivent donc trouver une solution pour que l’équipage survive des centaines d’années dans l’espace lointain.

Pourrait-on, par exemple, congeler les corps? Malgré les avancées dans le domaine, les technologies de cryogénie ne sont pas encore viables: une fois les cellules congelées, des cristaux de glace se forment au niveau des parois cellulaires (vitrification), menant à la destruction du corps une fois qu’il est réchauffé.

Quid alors de l’hibernation? Des scénarios d’animation suspendue, où les fonctions physiologiques des membres d’équipage sont ralenties jusqu’à l’arrivée du vaisseau, doivent encore être explorées.

Une autre hypothèse est celle d’une maternité volante, où des embryons humains en phase précoce chouchoutés par des robots mûriraient tranquillement jusqu’à destination. Le problème majeur est l’absence de parents humains pour élever les enfants. Et il n’y a en outre jamais eu de population entièrement issue de la fécondation in vitro: il n’est peut-être pas souhaitable, dans ces conditions, que la mission s’appuie sur cette méthode.

La meilleure option pourrait être de compter sur des navires géants autonomes, qui voyageraient dans l’espace pendant que leur population serait active. On vivrait et on mourrait à bord, jusqu’à arriver à destination.

Plusieurs idées de structures et de conceptions ont été présentées dans le recueil de textes Islands in the Sky: Bold New Ideas for Colonizing Space en 1996, mais leurs hypothèses mathématiques et statistiques ne sont plus adaptées à notre technologie actuelle.

Un équipage de 150 à 44.000 membres

L’anthropologue John Moore a été le premier à utiliser un outil ethnographique dénommé Ethnopop pour estimer numériquement le nombre minimum de personnes pour un voyage multigénérationnel.

Ethnopop simule la situation matrimoniale et démographique de petits groupes de colons et utilise des modules externes pour créer épisodiquement des épidémies et des catastrophes. Mais ces modules n’ont jamais été utilisés dans le contexte d’un vol spatial, puisque le programme a été conçu pour calculer et analyser les migrations historiques des premiers groupes humains.

Considérant un voyage spatial où l’immigration et l’émigration sont impossibles, Moore a conclu qu’une mission de 200 ans devrait avoir un équipage initial de 150 à 180 personnes.

Selon lui, l’équipage devrait être jeune et autorisé à ne procréer que tardivement durant le cycle de reproduction des femmes, afin de retarder l’apparition de la première génération aussi longtemps que possible. Ces conditions permettent d’éviter une surpopulation et un taux élevé de consanguinité.

Des calculs plus récents réalisés par l’anthropologue Cameron Smith tendent à réviser ces chiffres à la hausse. Selon lui, un équipage initial de 14.000 à 44.000 membres est bien plus optimisé pour assurer une transmission saine du patrimoine génétique humain.

Selon son étude, un équipage de 150 personnes serait toujours au bord de l’extinction dans le cas d’une catastrophe de grande ampleur. Smith préconise un échantillon génétique initial beaucoup plus important, ce qui se traduit par de plus grands équipages.

La variation importante de l’estimation de la taille minimale est due aux hypothèses sous-jacentes utilisées par l’auteur, qui a calculé le nombre de colons arrivant à destination en utilisant une approche statistique simple.

Il semble que l’estimation d’un nombre optimal pour la population initiale est difficile, même sans prendre en compte les effets psychologiques que la perte de la planète mère peut avoir sur l’équipage.

Les calculs du projet Heritage

C’est dans ce contexte qu’en 2017, j’ai créé Heritage, un nouvel outil statistique de simulation de type Monte-Carlo. La physicienne des particules Camille Beluffi, l’astrophysicien Rhys Taylor et l’ingénieur en recherche et développement Loïc Grau sont aujourd’hui associés à cette initiative, qui vise à fournir des simulations réalistes en vue de l’exploration spatiale future.

Notre projet est multidisciplinaire: il utilise en autres l’expertise de physiciens, d’astronomes, d’anthropologues, d’ingénieurs en aéronautique, de sociologues et de médecins.

Heritage est le premier code entièrement dédié au calcul de l’évolution probabiliste d’un équipage à bord d’un navire interstellaire. Il doit permettre, entre autres, de savoir si un groupe humain avec une taille proposée peut survivre plusieurs générations sans aucun stock artificiel de matériel génétique supplémentaire.

La détermination de la taille minimale de l’équipage est, on l’a compris, une étape essentielle dans la préparation de toute mission multigénérationnelle, affectant les ressources et le budget requis pour une telle entreprise, mais ayant également des implications sociologiques, éthiques et politiques. Ces éléments sont essentiels pour étudier la création d’une colonie autosuffisante, afin que des humains puissent établir des implantations planétaires.

Vue d’artiste de l’intérieur d’un Tore de Stanford, un design imaginé en 1975 par la Nasa pour la colonisation spatiale | NASA Ames Research Center via Wikimedia Commons

Les premiers résultats de notre collaboration ont été publiés dans le Journal of the British Interplanetary Society, et un autre article est sous presse. Une présentation publique de nos travaux a été proposée durant le colloque Transmission, à Strasbourg, lors de laquelle nous avons montré que les chiffres d’équipages proposées par Moore et Smith ne peuvent être viables sur des voyages de très longue durée.

Il s’agit de déterminer les principes et règles de vie nécessaires pour qu’un équipage de la plus petite taille possible puisse assurer une mission multigénérationnelle viable et résistante à l’apparition de catastrophes et maladies graves.

Le code est actuellement en train d’être développé pour pouvoir prédire les besoins nutritionnels de l’équipage et déterminer la surface nécessaire à réserver à une agriculture spatiale à l’intérieur même du vaisseau; les serres hydroponiques sont probablement les meilleures options actuelles. Nos calculs donneront bientôt des contraintes sur la taille minimale d’un vaisseau.

Les premières études étayées d’exploration spatiale commencent à peine à voir le jour. Le sujet est encore vaste et de nombreux facteurs humains, spatiaux, culturels, psychologiques ou sociaux doivent être inclus dans le code informatique. La minutie est indispensable si nous voulons que notre espèce puisse investir de nouveaux mondes extrasolaires.

http://www.slate.fr

Famine, asphyxie: ce qui attend les astronautes qui iront sur Mars


Plus ils en parlent, plus je trouve que c’est une perte de temps et d’argent et que c’est du suicide d’aller aussi loin pour finalement y mourir. Si c’est pour la télé-réalité, ces volontaires auront leur jour de gloire, mais à quel prix ? Et puis la Terre aurait grand besoin d’aide pour se refaire une santé
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Famine, asphyxie: ce qui attend les astronautes qui iront sur Mars

 

Mars. Linda Tanner via Flickr CC License by

C’est un voyage dont on ne reviendra pas, et qui pourrait tourner court. Selon une étude menée par des doctorants du Massachussets Institute of Technology (MIT), publiée cette semaine et relayée par le site Popular Science, les astronautes qui feront le voyage vers Mars pourraient commencer à mourir au bout de 68 jours sur place.

Les scientifiques ont étudié les caractéristiques de la mission Mars One. Elle prévoit d’envoyer entre 25 et 40 volontaires sur la planète rouge d’ici 2025 en utilisant les technologies existantes, et d’en faire un programme de télé-réalité. Les calculs du MIT, effectués d’après les informations disponibles publiquement sur le programme, visaient à établir un cadre pour analyser d’autres plans d’exploration de l’espace. Mais ils ont montré que le programme Mars One comporterait un certain nombre de failles.

D’après Gizmodo, les astronautes risquent d’abord de mourir de faim, car les estimations du stock d’alimentation nécessaire pour la mission ne correspondraient pas aux apports caloriques nécessaires des participants.

Si tel n’est pas le cas, ils ont également de fortes chances de décéder par asphyxie. Mars One prévoit en effet de leur permettre de cultiver des plantes une fois sur place. Mais celles-ci dégagent de l’oxygène, dont la présence en trop grande quantité dans un espace clos rendrait l’environnement inflammable. Les astronautes pourraient donc être empoisonnés par le CO2 ou mourir d’immolation spontanée. Les machines qui permettent d’évacuer ce gaz, tout en conservant l’azote qui maintient la pression de l’air, existent mais n’ont été testées que sur Terre, et pourraient être faillibles une fois dans l’espace.

L’eau potable pourrait également être un souci. Sans gravité dans l’espace, les astronautes perdent de la masse osseuse et donc du calcium dans leurs excréments. Un système de recyclage de l’urine en eau potable, testé sur la Station spatiale internationale, est tombé en panne, et le nouveau dispositif ne fonctionne qu’à 70%, ce qui rend le calcium plus dur à éliminer.

Il existe enfin des problèmes de transport, rapporte le Dailymail. Mars One aura fréquemment besoin de pièces de rechange. Mais avec un temps de trajet de neuf mois entre la Terre et la planète rouge, celles-ci seront difficiles à obtenir.

Pour survivre 130 mois sans ravitaillement, «les pièces de rechange représenteraient 62% de la masse transportée […]» initialement. Pour ramener l’équipement nécessaire, il faudrait d’ailleurs utiliser 15 lancements de super fusées Falcon Heavy, que Space X est toujours en train de tester.

Bas Landorp, le PDG de Mars One, a rétorqué que les scientifiques avaient utilisé des données incomplètes et incorrectes pour cette étude.

«J’ai parlé à des gens dont les connaissances sont solides –des experts avec des entreprises comme LockHeed Martin– qui m’ont dit que ces technologies fonctionneraient.»

Il reconnaît cependant que le problème des pièces de rechange est réel.

Le site ExtremTech envisage:

«Il y a toujours l’option que Mars One envoie des colons sur Mars en sachant très bien qu’ils ne survivront pas plus de 68 jours. Ce serait l’aboutissement parfait et écoeurant de l’engouement passager de la société pour la télé-réalité.»

http://www.slate.fr

Une expédition vers une exoplanète devrait compter au moins 20 000 personnes


Plus les études avancent sur la possibilité de colonisation d’une autre planète, plus les coûts seront probablement plus chers tout en étant voués du moins dans les prochaines décennies à l’échec. Bref, les études démontrent l’infaisabilité d’un projet d’une telle envergure
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Une expédition vers une exoplanète devrait compter au moins 20 000 personnes

 

AFP PHOTO / ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields / Mathilde Jauzac

AFP PHOTO / ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields / Mathilde Jauzac

La direction des ressources humaines risque d’avoir des journées chargées. On n’ose imaginer celles du chef de chantier chargé de la construction du véhicule. Car comme le résume le site Space.com,

“si l’humanité voulait un jour coloniser une planète située en dehors du système solaire, il lui faudrait un vaisseau spatial franchement gros”.

Le site d’astronomie reprend, lundi 28 juillet, une étude menée par Cameron Smith, anthropologue à l’université américaine de Portland, dans l’Oregon, et publiée en avril dans la revue Acta Astronautica. Selon ce dernier, un groupe chargé d’établir une colonie intergalactique devra compter entre 20 000 et 40 000 membres au minimum afin de posséder une diversité génétique assez vaste pour arriver sur place dans de bonnes conditions de santé. Car le voyage risque fort de traîner en longueur : il devrait prendre 150 ans environ – et encore, sous réserve que le vaisseau voyage à une vitesse de l’ordre d’un dixième de celle de la lumière.

“Ce nombre maintiendrait une santé correcte sur cinq générations malgré un accroissement de la consanguinité résultant d’une relativement faible population humaine”, explique notamment l’auteur de l’étude, battant en brèche de précédentes estimations considérant que seuls quelques centaines d’individus suffiraient à une telle opération. D’autant que, selon l’anthropologue, des maladies pourraient décimer une partie de la population durant le trajet.

Outre la nécessité de se reproduire pour finalement voir un être humain arriver en vie sur place, ce nombre élevé se justifie également par l’obligation d’engager suffisamment de spécialistes à bord pour pérenniser la colonie après l’atterrissage. Un argument tout aussi valable, d’après l’étude, s’il s’agissait de se rendre un peu moins loin, sur Mars, où une installation durable demanderait elle aussi un très large champ de compétences, balayant l’idée d’une équipe de pionniers réduite au stricte minimum.

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NASA: l’exploration spatiale habitée vouée à l’échec


Je sais bien que les technologies spatiales avancent n’a grand pas et cela permet d’aider dans d’autres domaines sur terre. Cependant aller coloniser Mars m’apparait aussi une mauvaise gestion des ressources actuelles. Je présume qu’on disait la même chose lors de la première expédition sur la lune, mais il y a une différence majeure entre Mars et la lune, si ne fut que la distance et d’une situation de non-retour. Peut-être dans 20 ans, nous serions assez avancées mais pour l’instant, nous en sommes probablement très loin. C’est comme si la NASA vendait la peau de l’ours avant de l’avoir tuer
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NASA: l’exploration spatiale habitée vouée à l’échec

 

NASA: l'exploration spatiale habitée vouée à l'échec

Photo NASA

Jean-Louis Santini

 

WASHINGTON – Un rapport de l’Académie américaine des sciences épingle le programme d’exploration spatiale habitée de la NASA, qu’elle considère voué à l’échec, et la perte de la dominance des États-Unis dans l’espace, préconisant de retourner sur la Lune avant de conquérir Mars.

«La poursuite de la présente approche de la NASA, qui développe un système de lancement et un vaisseau pour voler au-delà de l’orbite terrestre tout en continuant à exploiter quasiment seule la Station spatiale internationale (SSI) jusqu’à la moitié des années 2020, le tout avec un budget ne couvrant pas l’inflation, est une invitation à l’échec et aux désillusions», écrivent les auteurs de ce document de 286 pages produit par le National Research Council.

L’agence spatiale américaine ne donne pas de calendrier mais sa principale ambition est d’envoyer des astronautes capturer un astéroïde avant d’aller sur Mars.

En outre, juge ce comité d’experts indépendants, cette situation «peut aussi faire perdre la perception internationale de longue date selon laquelle les Etats-Unis sont la nation spatiale dominante».

«Les États-Unis sont leaders dans l’exploration humaine de l’espace depuis plus de 50 ans et nos activités en orbite terrestre avec nos partenaires touchent à leur fin avec l’achèvement de la SSI», souligne Jonathan Lunine, directeur du Centre de recherche spatiale à l’Université Cornell, co-président du comité qui a rédigé le rapport.

«En tant que nation nous devons décider maintenant comment nous engager dans l’exploration spatiale habitée au-delà de l’orbite terrestre d’une manière durable», ajoute-t-il.

«Parmi le petit nombre de destinations possibles, comme un retour sur la Lune, la plus distante et difficile est de poser des hommes sur Mars, ce qui doit être par conséquent notre but ultime. Tous les programmes spatiaux de nos partenaires potentielles tendent vers cet objectif», souligne le scientifique.

Mais faire avancer l’exploration humaine de l’espace lointain nécessitera des décennies et des centaines de milliards de dollars, estime le rapport.

Coopérer avec la Chine

Bien que les auteurs ne fassent pas de recommandation budgétaire particulière, ils estiment qu’il n’y a aucune possibilité d’aller sur Mars avec le budget américain actuel.

«Notre comité a conclu que tout programme d’exploration habitée exigera non seulement un budget adéquat mais aussi un soutien des dirigeants de la nation», insiste Mitchell Daniels, président de l’Université Purdue, co-président du comité d’experts, dans une critique du président Barack Obama et du Congrès.

«Un tel engagement ne peut pas changer de direction avec chaque élection car nos dirigeants sont essentiels pour la mise en oeuvre des investissements durables du pays dans les vols spatiaux habités», juge-t-il.

Le rapport estime que le succès d’un tel programme nécessite un consensus national sur l’objectif et une coopération internationale, y compris avec la Chine, considérée par Washington comme un rival.

Les auteurs avancent également trois approches potentielles pour conquérir Mars, dont deux prévoient un retour préalable des Américains sur la Lune.

Ils estiment que retourner sur le sol lunaire favorisera une coopération internationale, étant donné l’intérêt que cette destination suscite chez d’autres nations. De plus cela permettrait de mettre au point des technologies d’atterrissage et des modules d’habitation utiles pour de futures missions martiennes.

L’administration Obama a aussi retenu une mission vers un astéroïde avant d’aller sur Mars. M. Obama avait abandonné l’idée d’un retour sur la Lune en 2010, jugée trop coûteuse, qui figurait dans le programme de conquête de la planète rouge de son prédécesseur George W. Bush.

Mais ces experts estiment que capturer un astéroïde nécessitera de nombreuses technologies sans utilité pour aller sur Mars.

Réagissant à ce rapport, la NASA a assuré «avoir déjà fait d’importants progrès pour aller sur Mars et qu’elle continuera dans cette direction».

«Ce rapport est probablement le plus franc quant au fait que nous n’avons pas d’objectif clairement énoncé dans notre programme d’exploration spatiale habitée», avoue aussi John Logsdon, ancien directeur du Space Policy Institute à Washington. «Je ne pense pas que ce rapport change quoi que ce soit», regrette-t-il aussi.

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L’espace, le prochain Far West?


Quelle arrogance de vouloir conquérir l’espace pour faire établir des colonies, faire du commerce donc de l’argent alors que nous ne savons pas vivre sur Terre, que des guerres, des famines et la pollution sévissent .. eux pensent a conquérir les étoiles . C’est un triste constats ce que l’homme est égoiste au plus au point
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L’espace, le prochain Far West?

 

Rand Simberg, un ingénieur qui s’intéresse de près au développement commercial de l’espace, présentera une nouvelle étude sur la colline du Capitole de Washington pour promouvoir la colonisation de l’espace.

 Selon M. Simberg, le droit de réclamer, développer et échanger des titres de propriété extraterrestres est l’une des clés pour propulser l’exploration spatiale.

Il est temps, selon Simberg, d’ouvrir le débat. Les technologies des voyages spatiaux sont en voie d’atteindre une maturité permettant de diminuer considérablement les prix pour livrer des biens dans l’espace.

L’évolution de l’impression en 3D pourrait même permettre à des colonies de s’installer sur différents astres, puisqu’il serait possible de « nourrir » des usines à partir de matériaux extraterrestres pour en produire des pièces et des outils directement sur place. La demande toujours croissante de ressources naturelles sur terre pourrait éventuellement justifier les coûts de l’exploitation minière dans l’espace, peut-être plus rapidement qu’on l’imagine.

Lors des débuts de l’exploration spatiale, les nations ont signé des traités qui excluaient la possibilité de s’établir sur (et de réclamer pour soi) des terres en dehors de notre planète. Un peu à la manière dont les nations ont négocié l’Antarctique, les différents traités, dont le Outer Space Treaty de 1967 et le Moon Treaty de 1979, faisaient de l’espace un endroit qui appartenait à l’humanité entière et qui interdisait la propriété privée.

Cette impossibilité de spéculer sur différents terrains et d’assurer sa propriété légale ne permet pas aux entreprises de lever les fonds nécessaires à l’exploration et l’exploitation spatiale. Rand Sinberg argue que le traité interdit aux nations de se déclarer propriétaire, mais pas les entreprises privées.

M. Sinberg propose trois critères pour qu’un individu ou une entreprise puisse réclamer des droits sur un bout de terre extraterrestre. Il faudrait d’abord faire la preuve de vouloir y établir une colonie permanente, assurer un service de transport commercial entre la terre et cette colonie et que ces terres puissent être achetées et vendues sur le marché.

On lui connait déjà un partisan, Newt Gingrich, un républicain actuellement dans la course pour se mesurer au président Obama lors des prochaines présidentielles. M. Simberg fait aussi partie du Competitive Enterprise Institute, un lobby qui promeut la libre entreprise aux États-Unis.

Mais derrière toute propriété privée, on retrouve un système de loi qui doit être appliqué. Qui se chargera de faire la police de l’espace? Shérifs volontaires, manifestez-vous!

Sources: PopSci; Competitive Enterprise Intitute

http://www.branchez-vous.com