Découvrir l'espace : guide pour débutants

Où commence l'espace

Il n'existe pas de ligne nette où l'air s'arrête et où l'espace commence. L'atmosphère terrestre se raréfie simplement avec l'altitude, jusqu'à ce qu'il ne reste presque plus rien à respirer ni de quoi porter l'aile d'un avion.

Une limite de l'espace couramment retenue se situe à environ 100 km au-dessus du sol, soit à peu près une heure d'autoroute, mais à la verticale. Comparée au rayon moyen de la Terre, d'environ 6 371 km, la couche d'air qui maintient tout le monde en vie se révèle remarquablement fine, un peu comme la peau d'une pomme.

Atteindre l'espace est une chose, y rester en est une autre. Pour se maintenir là-haut au lieu de retomber aussitôt, un engin spatial doit aussi se déplacer latéralement à environ 7,8 km/s : c'est ainsi que la Station spatiale internationale continue de tourner à environ 400 km d'altitude.

Petit tour du Système solaire

Le Système solaire, c'est le Soleil et tout ce qui tourne autour de lui. Le Soleil se trouve à environ 150 millions de km de la Terre, une distance que les astronomes appellent une unité astronomique, et il concentre presque toute la masse du Système solaire.

Voici le voisinage, du centre vers l'extérieur :

• Le Soleil : une étoile ordinaire, une immense boule de gaz chaud qui brille grâce à la fusion nucléaire qui se produit en son cœur.
• Les planètes rocheuses : Mercure, Vénus, la Terre et Mars, de petits mondes à la surface solide.
• La ceinture d'astéroïdes : un large anneau de restes rocheux situé entre Mars et Jupiter.
• Les géantes gazeuses : Jupiter et Saturne, des mondes immenses composés surtout d'hydrogène et d'hélium, sans sol solide où se tenir.
• Les géantes de glace : Uranus et Neptune, des mondes plus froids et plus bleus, riches en eau, en ammoniac et en méthane.
• Les planètes naines : Pluton et d'autres petits mondes ronds, dont beaucoup se trouvent dans la région glacée située au-delà de Neptune.
• Lunes et comètes : la Terre possède une seule Lune, les planètes géantes en comptent de nombreuses, et les comètes sont des voyageuses glacées qui se parent d'une queue lumineuse à l'approche du Soleil.

Loin, mais à quel point ?

Les distances dans l'espace sont si grandes que les kilomètres cessent d'être utiles. Les astronomes les décrivent donc souvent par le temps que met la lumière à les parcourir. La lumière voyage à environ 300 000 km par seconde, assez vite pour faire plusieurs fois le tour de la Terre en une seule seconde.

À cette vitesse, la Lune, située en moyenne à 384 400 km, se trouve à environ 1,3 seconde-lumière de la Terre. La lumière du Soleil met environ 8 minutes et 20 secondes pour nous parvenir : l'image du Soleil que vous voyez date donc toujours d'un peu plus de huit minutes. Mars se trouve à environ 3 à 22 minutes-lumière, selon la position des deux planètes sur leur orbite, et Jupiter à environ 33 à 54 minutes-lumière.

Les étoiles sont bien plus lointaines encore. Une année-lumière est la distance que parcourt la lumière en un an, et même les étoiles les plus proches après le Soleil se trouvent à quelques années-lumière. Les regarder, c'est voir une lumière partie il y a des années, ce qui fait de l'observation des étoiles une douce forme de voyage dans le temps.

Ces délais comptent aussi pour l'exploration. Un message envoyé à un rover sur Mars peut mettre de longues minutes à arriver, si bien que les robots éloignés de la Terre doivent prendre certaines décisions par eux-mêmes. Le calculateur du délai de transmission dans l'espace montre combien de temps met un message pour atteindre la Lune, Mars, Jupiter et au-delà.

Comment on étudie l'espace

Presque tout ce que l'on sait de l'espace vient de la collecte de la lumière et d'autres signaux, puis de leur lecture attentive. Les télescopes au sol recueillent bien plus de lumière que l'œil humain, et beaucoup sont installés en haute montagne, au-dessus d'une grande partie de la brume atmosphérique.

Les télescopes en orbite font encore mieux. Au-dessus de l'atmosphère, ils échappent au miroitement qui fait scintiller les étoiles, et ils peuvent capter des formes de lumière que l'air bloque, comme une grande partie de l'infrarouge et de l'ultraviolet.

Viennent ensuite les visiteurs robotiques. Les sondes survolent d'autres mondes ou se placent en orbite autour d'eux, les atterrisseurs se posent à leur surface et les rovers la parcourent pour étudier les roches, le sol et la météo. L'exploration s'est aussi faite en personne, avec six alunissages habités entre 1969 et 1972.

Les satellites tournés vers la Terre complètent le tableau. Depuis le premier satellite artificiel, en 1957, ils sont devenus indispensables pour les prévisions météorologiques, les cartes, l'agriculture et la réponse aux catastrophes.

La gravité et le poids en une minute

La gravité est l'attraction que tout objet doté d'une masse exerce sur tous les autres. Plus un monde est massif, et plus vous êtes proche de son centre, plus l'attraction est forte à sa surface.

Votre masse, c'est-à-dire la quantité de matière qui vous compose, est la même partout. Votre poids, la force qu'exerce la gravité sur cette masse, change d'un monde à l'autre. Sur la Lune, la gravité de surface vaut environ 0,17 fois celle de la Terre, soit à peu près un sixième : sauter y semblerait merveilleusement facile. Sur Mars, elle vaut environ 0,38, un peu plus d'un tiers, tandis qu'au sommet des nuages de Jupiter elle atteint environ 2,53 fois celle de la Terre.

Les planètes mettent aussi plus ou moins de temps à faire le tour du Soleil. Une année sur Mars dure 687 jours terrestres, tandis que Neptune met environ 165 années terrestres : sur Neptune, presque tout le monde attendrait encore son premier anniversaire. L'outil Votre poids et votre âge sur les autres planètes calcule vos propres chiffres.

La gravité détermine également la vitesse à laquelle un satellite doit se déplacer pour rester en orbite. Les orbites basses exigent plus de vitesse et sont parcourues plus rapidement, tandis que les orbites hautes sont plus lentes et prennent plus de temps. Choisissez une altitude dans le calculateur d'orbite et regardez la vitesse et la durée de l'orbite changer.

Observer les étoiles dès ce soir

Nul besoin d'un équipement coûteux pour profiter du ciel nocturne. Une nuit claire, un peu de patience et quelques habitudes simples vous mèneront loin.

• Trouvez un endroit sombre. Un parc, une plage ou un coin de campagne loin des lampadaires révèle bien plus d'étoiles qu'un centre-ville illuminé.
• Laissez à vos yeux environ 20 minutes pour s'adapter, et gardez les écrans lumineux hors de vue. Une lampe de poche à lumière rouge vous permet de lire vos notes sans perdre votre vision nocturne.
• Vérifiez la phase de la Lune. La pleine Lune noie les étoiles pâles : les nuits proches de la nouvelle Lune sont donc idéales pour les objets peu lumineux, tandis qu'une demi-Lune révèle magnifiquement les cratères le long de la limite entre le jour et la nuit.
• Commencez avec des jumelles. Une paire ordinaire montre les cratères lunaires, les amas d'étoiles et les lunes les plus brillantes de Jupiter, sous forme de minuscules points lumineux.
• Utilisez une application de carte du ciel. Beaucoup montrent ce qui se trouve au-dessus de vous lorsque vous levez votre téléphone, ce qui permet de distinguer facilement une planète d'une étoile.
• Guettez la Station spatiale internationale. Elle apparaît comme une lumière vive et régulière qui glisse dans le ciel en quelques minutes.

Continuer à découvrir l'espace : où aller ensuite

Une fois les bases acquises, chaque recoin de l'espace révèle une histoire plus riche. Ces pages prennent le relais de ce guide :

• Satellites et orbites, expliqués simplement : pourquoi les satellites ne retombent pas et ce qu'ils apportent à la vie quotidienne.
• Comment fonctionnent les fusées et pourquoi les fusées réutilisables comptent : la poussée, les étages et le voyage jusqu'à l'orbite.
• La Lune, Mars et au-delà : la prochaine ère de l'exploration, des bases lunaires aux planètes extérieures.
• Le glossaire de l'espace et de l'investissement : des définitions claires et simples des termes qui reviennent le plus souvent.

Le regard de Nicole Junkermann

Nicole Junkermann suit l'espace avec la même curiosité que celle qu'elle porte à l'intelligence artificielle et à la santé. Elle présente le podcast Aperçu IA et, selon elle, la meilleure façon d'aborder un grand sujet est de partir de quelques idées claires et de continuer à poser de bonnes questions.

Elle décrit souvent la véritable histoire de l'IA et du travail en ces termes : la réinvention plutôt que le remplacement. Découvrir l'espace s'inscrit dans le même esprit. Comprendre les orbites, le temps de trajet de la lumière et les satellites aide à mieux saisir les liens entre l'espace et la vie quotidienne, les nouveaux métiers de l'IA et de l'espace et la réflexion patiente, à long terme, qui sous-tend l'avenir du secteur.