La Lune, Mars et au-delà : la prochaine ère de l'exploration spatiale

Pourquoi retourner sur la Lune

Six alunissages habités ont eu lieu entre 1969 et 1972. L'intérêt pour un retour grandit de nouveau, avec cette fois l'objectif de rester plus longtemps, d'en apprendre davantage et de préparer des voyages plus lointains.

La Lune est un véritable coffre aux trésors scientifique. Sa surface a peu changé au fil d'immenses périodes, si bien que ses roches gardent la trace des débuts du Système solaire. Certains des lieux les plus passionnants se trouvent près des pôles, où des cratères profonds restent plongés dans une ombre permanente et semblent abriter de la glace d'eau.

Cette glace pourrait être transformée en eau potable, en oxygène à respirer et même en ergols pour les fusées. La Lune est aussi proche, à environ 384 400 km, si bien qu'un message radio y parvient en 1,3 seconde environ. C'est donc un endroit judicieux pour s'exercer à vivre et à travailler hors de la Terre avant des voyages plus longs.

Vivre et travailler sur la Lune

Une base lunaire aurait besoin des mêmes éléments essentiels que n'importe quel foyer : un abri, de l'énergie, de l'air, de l'eau et un moyen de rester en contact avec la Terre. Les ingénieurs étudient des habitats partiellement recouverts de sol lunaire pour protéger leurs occupants des radiations et des fortes variations de température.

L'énergie est l'une des plus grandes questions. Certains endroits près des pôles reçoivent la lumière du Soleil pendant de longues périodes, ce qui en fait des sites intéressants pour des panneaux solaires, et les chercheurs étudient aussi des moyens de stocker l'énergie pendant la longue nuit lunaire.

Utiliser les matériaux locaux pourrait rendre les bases bien plus réalistes. Des chercheurs testent des façons de transformer le sol lunaire en briques, en routes et en aires d'atterrissage, et d'extraire de l'oxygène et de l'eau du sol. Chaque kilogramme qu'il n'est pas nécessaire de lancer depuis la Terre facilite l'étape suivante.

Les explorateurs robotiques sur Mars et le long voyage des humains

Mars a été étudiée par des orbiteurs qui la cartographient d'en haut, des atterrisseurs qui examinent le sol et des rovers (astromobiles) qui parcourent ses plaines et le fond de ses cratères. Ils ont trouvé des signes solides que l'eau y a autrefois coulé : d'anciens lits de rivières, des fonds de lacs et des minéraux qui se forment dans l'eau.

Envoyer des humains représente une étape bien plus importante. Selon la position des deux planètes sur leurs orbites, Mars se trouve à une distance comprise entre environ 55 millions et environ 400 millions de km de la Terre, et le voyage prendrait des mois dans chaque sens. Les équipages devraient emporter ou fabriquer presque tout ce qu'ils utilisent, et rester en bonne santé pendant un long voyage loin de chez eux.

La distance change aussi la façon de communiquer. Les messages radio voyagent à environ 300 000 km par seconde, mais mettent tout de même de 3 à 22 minutes environ pour atteindre Mars dans un sens. Les rovers, et les éventuels futurs équipages, doivent donc prendre de nombreuses décisions par eux-mêmes, souvent avec l'aide d'une IA embarquée. Le calculateur du délai de transmission dans l'espace indique les délais pour la Lune, Mars et au-delà, et un article de blog sur la délégation de décisions à l'IA loin de la Terre explore ce que cela implique pour la confiance.

Astéroïdes et comètes : des capsules temporelles des débuts du Système solaire

Les astéroïdes et les comètes sont des vestiges de l'époque où les planètes se sont formées. Beaucoup ont très peu changé depuis, ce qui en fait des capsules temporelles pour comprendre comment le Système solaire s'est assemblé et d'où l'eau de la Terre a pu venir.

Des sondes robotiques ont déjà rapporté sur Terre de petits échantillons d'astéroïdes pour les étudier en laboratoire. D'autres ont volé aux côtés de comètes pour les observer libérer du gaz et de la poussière en se réchauffant près du Soleil.

Les scientifiques ont aussi vérifié si un engin spatial pouvait pousser doucement un petit astéroïde sur une trajectoire légèrement différente. De telles expériences révèlent la composition des astéroïdes et la façon dont leurs orbites réagissent, des connaissances qui pourraient s'avérer utiles pour un avenir lointain.

Les planètes extérieures et leurs lunes glacées

Au-delà de la ceinture d'astéroïdes se trouvent les planètes géantes : Jupiter et Saturne, composées surtout de gaz, et plus loin les géantes de glace Uranus et Neptune. Elles sont si éloignées que la lumière met environ 33 à 54 minutes pour aller de la Terre à Jupiter, et environ 67 à 92 minutes pour atteindre Saturne.

Certains des lieux les plus intrigants de cette région sont des lunes plutôt que des planètes. Plusieurs lunes de Jupiter et de Saturne semblent cacher des océans d'eau liquide sous d'épaisses carapaces de glace, et une petite lune de Saturne projette dans l'espace des jets de vapeur d'eau et de grains de glace depuis des fissures proches de son pôle Sud.

Là où se trouvent de l'eau liquide, de l'énergie et la bonne chimie, les scientifiques se demandent naturellement si la vie pourrait exister. Personne ne connaît encore la réponse, et cette question ouverte inspire des projets d'explorateurs robotiques destinés à étudier ces mondes océaniques de plus près.

Des télescopes qui voient plus loin

Explorer ne signifie pas toujours voyager. Les télescopes spatiaux, placés au-dessus de l'atmosphère qui brouille les images, peuvent voir des objets plus faibles et plus lointains que jamais. Comme la lumière met du temps à voyager, regarder plus loin revient aussi à remonter plus loin dans le temps.

L'une des grandes découvertes de ces dernières décennies est que les planètes qui tournent autour d'autres étoiles, appelées exoplanètes, sont courantes. Les astronomes en repèrent beaucoup grâce à la minuscule baisse de luminosité d'une étoile lorsqu'une planète passe devant elle. Les télescopes pourraient de plus en plus étudier l'atmosphère de certains de ces mondes, à la recherche de vapeur d'eau et d'autres gaz.

Un effort commun et international

L'exploration spatiale moderne est de plus en plus un projet partagé. De nombreux pays, universités, instituts de recherche et entreprises privées fournissent des instruments, des engins spatiaux et leur expertise, et un même engin embarque souvent des équipements construits par des équipes réparties sur plusieurs continents.

La Station spatiale internationale, à environ 400 km d'altitude et occupée en permanence depuis novembre 2000, montre ce qu'un partenariat de long terme peut accomplir : des personnes de nombreux pays qui vivent et travaillent ensemble en orbite. L'exploration future pourrait s'appuyer sur le même esprit. Un accès à l'orbite moins coûteux, favorisé par les fusées réutilisables, permet à davantage de partenaires que jamais d'y prendre part.

Ce que l'exploration spatiale pourrait signifier pour les bâtisseurs et les investisseurs de long terme

L'exploration repose sur des infrastructures de soutien, et c'est là que de nombreux fondateurs concentrent leurs idées, des communications à l'énergie en passant par le transport et les services sur la Lune et autour d'elle.

Ce sont des projets à long horizon, marqués par une incertitude technique et un matériel coûteux : le capital patient et les partenariats entre organismes publics et entreprises privées y jouent donc souvent un rôle important. Les investisseurs de long terme examinent souvent le degré de maturité d'une technologie, que l'Explorateur des niveaux de maturité technologique explique, ainsi que l'identité des futurs clients potentiels.

L'Explorateur de l'économie spatiale montre comment ces éléments s'articulent. Tout ceci offre un aperçu pédagogique des possibilités, et les calendriers de l'exploration sont souvent longs.

• Communications : des relais qui pourraient maintenir le contact avec les équipages et les robots, y compris sur la face cachée de la Lune.
• Énergie : panneaux solaires, stockage d'énergie et systèmes conçus pour continuer à fonctionner pendant la longue nuit lunaire.
• Transport : atterrisseurs, rovers et livraisons de fret entre la Terre, l'orbite lunaire et la surface.
• Services : cartographie, navigation, données et soutien aux chercheurs qui travaillent sur la Lune et autour d'elle.

Le regard de Nicole Junkermann

Nicole Junkermann suit l'exploration spatiale avec la même curiosité que celle qu'elle porte à l'intelligence artificielle et à la santé. Elle a tendance à se demander comment les longs voyages changent la façon de penser, puisque des projets qui demandent des années de préparation récompensent la patience, une conception soignée et la confiance entre partenaires.

À ses yeux, l'exploration rappelle avec force l'importance des horizons longs et la nécessité de garder l'humain au centre du progrès. Comme le dit son site : « Progress only matters if it is human led and human shaped. » (« Le progrès n'a de sens que s'il est guidé et façonné par l'humain. ») Les robots et l'IA peuvent ouvrir la voie et accomplir un travail remarquable loin de la Terre, tandis que les humains posent les questions et gardent le jugement final.

Pour aborder cette curiosité de façon plus ludique, l'outil Votre poids et votre âge sur les autres planètes vous montre ce que vous pèseriez sur la Lune et votre âge en années martiennes, chacune durant 687 jours terrestres. Sa vision d'ensemble est exposée dans son regard sur l'investissement dans l'espace.