Voyages à Izarra

1987/12/01 Etxeberria, E. Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronautika

Jusqu'à présent, des lanceurs chimiques ont été utilisés. Ces lanceurs sont très inadéquats pour le voyage interstellaire.

Actuellement, nous commençons à faire des études au-delà de notre atmosphère. Les gravités puissantes de Pioneer 10 et 11 et Voyager 1 et 2 Jupiter sont déjà accélérées ou sont sur le point de quitter le système solaire. Sa vitesse avoisinera les 9 kilomètres par seconde et dans cette proportion il faudrait des milliers d'années pour se rapprocher de l'étoile la plus proche.

Pouvons-nous aller plus loin et devenir le véritable examinateur des étoiles? Ainsi, quelle méthode de propulsion pourrions-nous utiliser? Quels sont les problèmes auxquels nous sommes confrontés ?

Lanceur et propulsion

Il semble que la seule méthode pratique pour lancer un bateau est le tireur. Et le seul type pratique de lanceur que nous avons trouvé est le chimiste.

Les lanceurs chimiques fonctionnent selon la troisième loi de mouvement de Newton, c'est-à-dire, chaque action a la même réaction indésirable.

Les lanceurs chimiques brûlent des combustibles solides ou liquides et dans la chambre de combustion l'oxydant est à une température très élevée. Les gaz d'échappement propulsent le lanceur à une vitesse très élevée. Une des propriétés les plus importantes des lanceurs de propulsion est la poussée. La poussée des lanceurs chimiques est relativement importante, car les gaz d'échappement sont éliminés dans une proportion très élevée. Mais quand ils sont dans l'espace leur attrait diminue parce qu'ils consomment une quantité énorme de carburant.

Par conséquent, tout espace fonctionnant par propulsion chimique doit réserver de sa masse initiale une fraction importante pour le carburant, et cependant, le moteur maintient la poussée en très peu de temps en raison de la consommation rapide de carburant du moteur.

À l'avenir, nous utiliserons ce type de lanceurs. Au cours du siècle prochain, nous continuerons à l'utiliser dans des événements de bas niveau et de gérer l'espace. Mais dans les voyages interstellaires les lanceurs à propulsion chimique sont totalement inadéquats : il faudra mettre en jeu d'autres technologies.

Formule de succès

Si l'on considère les énormes distances entre les étoiles, l'espace le plus rapide d'aujourd'hui a aussi la marche de la rate. Pioneer 10, par exemple, atteindra une vitesse finale d'environ 32000 km/h. Dans cette proportion, le bateau prendrait 140000 ans pour atteindre l'étoile la plus proche si elle va en direction directe. Ce n'est pas excitant. Mais une formule simple nous indique comment améliorer cette situation:

v _f = v _e log _{e (m i /m} f)

où v _{f est} la dernière vitesse du lanceur, voit l'initiale, ma masse initiale et mf la dernière.

Les bateaux en forme de navette spatiale ne servent pas pour le voyage interstellaire.

Les lanceurs chimiques peuvent atteindre une vitesse initiale de 4 kilomètres par seconde. Pour que la vitesse finale soit élevée _{(m i /m} f) la proportion augmente. Une des voies pour couper ce ratio de masse (de cette façon, avec la même quantité de carburant, vous obtiendrez une plus grande masse utile) est l'utilisation de lanceur fractionné. Chaque partie peut être rejetée après utilisation. Cette perte de masse peut aider, mais pas assez pour effectuer des voyages pratiques interstellaires.

Les systèmes de lanceurs basés sur le réacteur de fission nucléaire ou la conduction ionique ont déjà été testés. L'idée derrière la fission est de pomper un fluide comme hydrogène liquide à partir du réservoir de carburant à travers la zone du réacteur nucléaire. Ce fluide devient un gaz très chaud qui est expulsé en poussant le lanceur. Cependant, la vitesse résultante n'est pas aussi élevée qu'elle exige un espace.

De son côté, le lanceur d'ions projette un courant de particules chargées comme les ions de césium, accélérant d'abord les particules dans un champ électrique muni de réacteurs de fission. Cependant, la vitesse d'échappement (environ 50 km par seconde) est insuffisante pour le vol vers les étoiles.

Un jour, il sera possible de développer des lanceurs d'ions avec des vitesses d'échappement de 1000 kilomètres par seconde, mais ces lanceurs ne résoudraient pas tous les problèmes.

La vitesse qui nécessiterait un espace pour compléter le vol interstellaire peut être obtenue en utilisant le lanceur de fusion. Cependant, la génération de réactions de fusion implique une augmentation de la température du plasma d'hydrogène dans plus de 100 millions de Kelvin. Un problème épineux à corriger à l'avenir.

Une variation du thème de base de fusion est le lanceur d'impulsion nucléaire, fondement du projet Daedalus, la conception du bateau proposé par la Société interplanétaire britannique.

Voyage aux étoiles

Les réactions de fusion simples ne sont pas l'extrémité du problème, car dans le scénario apparaît également la relativité d'Einstein. Selon cette théorie, l'espace à grande vitesse diminue le temps avec un objet à moindre vitesse. Sur les bateaux à grande vitesse, les montres circulent plus lentement que sur Terre. Mais ce n'est pas tout, car à des vitesses aussi élevées les mesures sont raccourcies et les masses augmentent.

L'échelle de ces effets est vraiment dramatique à des vitesses très élevées. Si l'espace a 10 pour cent de la vitesse de la lumière, les choses ne changeront pas beaucoup: Par exemple, les montres Daedalus ne perdront que 18 secondes par heure.

Si la vitesse du navire est de trois ou quart de la vitesse de la lumière, les conséquences de la relativité sont évidentes. Le temps du navire sera des deux tiers de la Terre. Le bateau, dans la direction du mouvement, sera réduit d'un tiers de sa taille et sa masse sera 1.5 fois plus grande.

Si jamais nous arrivons à une autre étoile, sur les planètes que nous pouvons trouver, nous pouvons trouver construire des dômes similaires à ceux conçus pour Mars.

Ceci, bien sûr, introduit de nouvelles possibilités: si dans un lanceur à très grande vitesse le temps est réduit pour les astronautes, les perspectives de voyager vers les étoiles deviennent plus attrayantes.

En parcourant 270.000 kilomètres par seconde et en laissant de côté le besoin de temps d'accélération et de décélération, l'équipage peut arriver à Proxima Centauri en 23 mois. Si nous ajoutons dix-huit mois pour passer l'examen, l'équipage prendra environ cinq ans pour compléter l'ensemble de l'événement. Mais sur Terre, il y aurait onze ans. Sur des voyages plus longs et avec des vitesses plus élevées, la situation est encore plus dramatique. Le Syrien serait suffisant neuf mois de vie d'astronaute pour se déplacer à une vitesse de 99,9 pour cent de la vitesse de la lumière (5.3 parsec). Mais quand ils reviennent sur terre, l'équipage de Sirius découvre que dix-sept ans se sont écoulés.

En 17 ans la technologie et la société peuvent changer, mais peut-être pas drastiquement. Mais imaginez ce qui peut arriver à une vitesse de ce type au centre de la galaxie, 10.000 parsec. Selon les astronautes, le voyage pourrait durer environ 3000 ans. Sur Terre, cependant, il y aurait 65000 ans !

Rétroréacteur vers les étoiles

Après avoir effectué une série d'essais à travers le lanceur d'impulsion nucléaire, les concepteurs de bateaux chercheront à trouver quelque chose de beaucoup plus rapide. Le rétroréacteur interstellaire (ISR) semble être une option intelligente.

Il y a environ 25 ans R.W. Bussard a décrit l'idée que l'espace utiliserait son propre média interstellaire comme source de carburant. En utilisant un outil maillé, le bateau créerait à l'avant un puissant champ magnétique de milliers de kilomètres. Ce champ magnétique attirerait tous les ions d'hydrogène de la zone, qui seraient utilisés dans le réacteur de fusion situé à l'intérieur du navire.

Selon Bussard, le rétroréacteur (ISR) pourrait atteindre une accélération idéale de 1-g si sa surface passe de 10.000 kilomètres carrés de haute densité ionique à 10.000.000 kilomètres carrés de basse densité.

Avec le réacteur, plus la vitesse est meilleure. Une augmentation de la vitesse réduit la distance entre deux points de l'espace. À ce point les perspectives des chercheurs terrestres et de la flotte ne seraient pas coïncidentes. Selon cela, plus la vitesse à laquelle le réacteur se déplace, plus la proximité de ses ions frontaux est grande. À une vitesse de 99,9 pour cent de la vitesse de la lumière, les ions entre la Terre et la zone galactique (10.000 parsec) apparaissent empilés dans un cylindre de 450 parsec.

Il y a des possibilités merveilleuses pour le réacteur. Imaginez qu'un bateau de ce type quitte le système solaire avec un lanceur d'impulsion nucléaire. En quelques mois, il lancera un tour en réseau, attirant peu d'hydrogène au début, mais en ingérant de plus en plus à mesure que le temps avance. La compression relative de distances attire de plus en plus d'ions à l'intérieur du réseau et le moteur se nourrit de combustibles en croissance continue. Mais il a aussi un effet inverse et c'est que la masse du rétroréacteur doit également augmenter. Par conséquent, cette poussée ajoutée ne sert pas à gagner de vitesse.

Dites-moi une infinité d'étoiles.

Tout cela n'a rien. Imaginons qu'avec un réacteur de ces caractéristiques, il est possible que les distances de l'univers circulent dans quelques mois, jours et heures. Ainsi, ce serait un voyage à sens unique pour les voyageurs. Les membres de l'équipage ne pourraient pas rentrer chez eux, au moins à la maison qu'ils connaissent.

Colonisation des étoiles

L'être humain ira sans doute vers l'espace, colonisant d'abord les mondes voisins : une base sur la lune avec les observatoires et l'hôtel ; une base plus petite sur Mars : peut-être un siège scientifique à Ganimide, suivie de Titan et de Triton, plus lointains.

Et puis les étoiles. Après que des essais comme Daedalus aient terminé leur étude, 61 Cygni, Tau( ) Ceti ou Sigma Pavonis, situés à 6 parsec de la Terre, pourraient être les destinations suivantes. Plus tard, en utilisant la technologie ISR (Interstellar ram-jet), nous pouvons parler de dix parsec et après des pourcentages.

Comme l'être humain va dans la Galaxie, il devra s'adapter aux conditions qu'il rencontre. De nouvelles cultures, éthiques, scientifiques et artistiques peuvent peut-être être créées par l'influence d'autres êtres ingénieux. En changeant physiquement et intellectuellement l'Homo Sapiens pour l'adapter aux nouveaux environnements, il peut être associé à d'autres lignes de l'évolution.

Et tout cela peut arriver dans une très petite partie de la Galaxie Voie Lactée, une collection discoïdale de 200 milliards d'étoiles et l'un des milliards galaxies de l'univers. Bien que la condition humaine arrive à coloniser les étoiles les plus proches, le voyage vers l'espace de nos espèces ne fera que commencer.