John Glenn premier américain à compléter une orbite terrestre à bord de la capsule Friendship 7 (photo NASA)

Durant les nuits estivales à la campagne, allongé sur une couverture, j’observe la Voie lactée s’étendre majestueusement de part et d'autre de la voûte céleste.  Il n’y a pas si longtemps, il était possible d’admirer ce phénomène sans trop s’éloigner des centres urbains, et les astronomes pouvaient même effectuer des observations scientifiques au cœur des villes.  Aujourd’hui, les coupoles de télescopes qui subsistent sur certains bâtiments universitaires témoignent principalement de leur engagement historique en recherche astronomique.  Les lieux privilégiés des astronomes se situent désormais dans des régions extrêmement isolées, telles que le sommet de montagnes, l’espace, la surface de planètes et d’astéroïdes, et même à plusieurs centaines de mètres sous terre, où ils recherchent les neutrinos et la matière noire.  Les télescopes spatiaux Hubble et James Webb, opérant en synergie, nous ont transportés aux origines de l’Univers, remettant en question certains fondements de la cosmologie. 

Né dans les années 50, quelques années après la mise au point des premières fusées, j’ai eu le privilège, comme des milliards de personnes sur Terre,  d’assister en direct à la télévision au premier alunissage par deux terriens.  Pour ma génération, la conquête spatiale transcendait la simple rivalité technologique entre les États-Unis et l’Union soviétique, malgré le contexte de la guerre froide et la menace omniprésente de la bombe atomique, vecteur de destruction massive.  À l’école, même si mon pays ne possédait pas d’arsenal nucléaire, nous anticipions les conséquences d’une explosion atomique en nous abritant sous nos pupitres de bois, un exercice plus ou moins rassurant car les images d’Hiroshima et de ses écoliers carbonisés hantaient nos esprits.  C’est avec le lancement de Spoutnik 1 en 1957 que la véritable course à l’espace a pris son essor, nourrissant les rêves de conquête spatiale de ma génération.

Youri Gagarine devant la capsule Vostok le 11 avril 1961

  

Dans notre imaginaire collectif, la fusée n’était plus uniquement une arme, mais un moyen de transport prometteur, ouvrant la voie à l’exploration de l’ensemble de l’Univers.  L’exploit de Youri Gagarine, premier humain à franchir la frontière de l’espace et à orbiter autour de notre planète, fut suivi par John Glenn(1), ce héros américain dont la combinaison spatiale métallisée a stimulé notre imagination. 

 

Il est probable que nous ayons sous-estimé l’immensité de l’Univers. Edwin Hubble (1889-1953) a été le premier à révolutionner notre compréhension de l’échelle cosmique en découvrant que notre galaxie, la Voie lactée, n’était qu’une parmi d’innombrables autres, et que ces galaxies s’éloignaient les unes des autres à un rythme croissant, entraînées par l’expansion de l’Univers. Par conséquent, les galaxies les plus éloignées accélèrent à un point tel qu’elles deviennent irrémédiablement hors de notre portée. Hormis la galaxie d’Andromède, le Grand Nuage de Magellan, le Petit Nuage de Magellan et quelques autres, la grande majorité des galaxies sont invisibles à l’œil nu. Bien qu’elle fasse partie de notre ciel étoilé, Andromède se situe à la distance colossale de 30 000 années-lumière (2), Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche de notre planète Terre, se situe à 4,24 années-lumière, soit approximativement 40 000 milliards de kilomètres.  Un tel voyage, aller seulement, nécessiterait des dizaines de milliers d’années avec les technologies actuelles. 

Andromède (M31) la galaxie la plus près de la notre à 30 000 années-lumière.

Saturne V ...décollage! (photo NASA)

À ce jour, tous les déplacements à l’extérieur de notre biosphère, à bord de fusées, ont mobilisé des ressources financières et matérielles hors du commun ! À lui seul, le programme Apollo a coûté près de 260 milliards (en dollars d’aujourd’hui) au gouvernement américain. Pour arracher chacune des fusées Saturne V de l’attraction terrestre, avec leurs 111 mètres de hauteur et leur masse de 3 000 tonnes, les moteurs-fusées ont brûlé 2 900 tonnes d’ergols (kérosène, hydrogène et oxygène), tout cela pour amener 2 hommes sur la Lune pour des missions de 8 à 12 jours et n’excédant pas 75 heures (Apollo XVII) sur la surface lunaire ! Chaque mission se terminait avec le retour du seul petit module de commande dans l’océan. Des 3 000 tonnes au décollage de la gigantesque Saturn V, il ne restait donc que 5,5 tonnes incluant les 3 membres d’équipage et bien sûr les échantillons lunaires, les cailloux les plus dispendieux! Pour échapper à l’attraction terrestre, une fusée doit atteindre une vitesse de 8 km/sec. C’est le scientifique russe Constantin Édouardovitch Tsiolkovski qui a le premier déterminé cette vitesse, bien avant les premiers tirs de fusée. Pour un seul kilogramme expédié en orbite, ce sont plusieurs milliers d’ergols qu’une fusée devra consommer pour atteindre cette vitesse critique. Bien sûr, l’efficacité des propulseurs pourra améliorer sensiblement la consommation d’ergols, c’est notamment le cas de la fusée Falcon 9 de SpaceX, mais un fait demeure: atteindre l’espace commandera toujours une formidable consommation d’énergie et des risques très élevés pour les équipages, car une fusée demeure une véritable bombe dont on essaie de contrôler l’explosion. Imaginez que votre voiture thermique utiliserait sa réserve d’essence pour refroidir son bloc moteur au lieu d’un liquide refroidissant ignifuge, c’est pourtant ce que les moteurs de fusées font en utilisant leur réserve d’oxygène liquide pour refroidir leurs tuyères, une tubulure acheminant l’oxygène autour des tuyères avant de le mélanger à l’hydrogène, ce qui donne tout son sens à l’expression « jouer avec le feu »!

Un des quatre moteurs R-25 qui équipe la fusée SLS (mission Artemis), les tubulures qui ceinturent la tuyère transporte de l'oxygène liquide. Le R-25 équipait jadis les navettes spatiales (photo NASA).

L’aspiration contemporaine à la conquête spatiale se révèle de plus en plus comme une utopie confrontée aux impératifs rigoureux des lois physiques, biologiques et économiques.  À mesure que nos connaissances de l’Univers s’approfondissent, la frontière spatiale s’éloigne inexorablement de nous, terriens.  Bien qu’un milliardaire nourrisse le projet ambitieux de coloniser Mars, la pertinence de cette entreprise demeure discutable, compte tenu des conditions environnementales hostiles de la planète : un désert glacial caractérisé par une température moyenne de -61 degrés celsius et une atmosphère irrespirable composée principalement de dioxyde de carbone, dont la densité est cent fois inférieure à celle de la Terre.  De plus, le voyage vers Mars exposerait les astronautes à des niveaux élevés de rayons cosmiques, susceptibles de compromettre la sécurité du vaisseau spatial et d’engendrer des effets néfastes sur la santé humaine.  Par conséquent, l’exploration des planètes notre système solaire devrait être exclusivement confiée à des sondes automatisées et des robots.  

Le rover Perseverance (image JPL)

Le succès indéniable du « rover » martien Perseverance et de ses prédécesseurs témoigne clairement que la présence humaine sur la surface martienne est facultative pour approfondir notre compréhension de l’évolution géologique et biologique de cette planète, qui aujourd’hui demeure fondamentalement un astre stérile.  Les avancées de l’intelligence artificielle, conjuguées aux progrès réalisés dans le domaine des télescopes, radio-télescopes, sondes, véhicules spatiaux et robots, ne feront qu’accroître notre capacité à explorer à distance le système solaire et au-delà, sans jamais mettre en péril la vie humaine.  

Gros plan du cratère lunaire Vavilov  photo NASA Artemis II.

En plus de l’exploit technique que représente son atterrissage, la Lune pourrait offrir des avantages substantiels pour des missions habitées.  Bien que la Lune, tout comme Mars, soit un environnement stérile et inhospitalier, elle se distingue par sa proximité relative avec la Terre, ce qui simplifie considérablement la logistique et permet la rotation d’équipes d’astronautes en quelques jours seulement.  De plus, la faible gravité lunaire représente un avantage significatif par rapport à Mars, car la quantité de propergol nécessaire pour l’atterrissage et le décollage serait considérablement réduite.  Au-delà des avantages logistiques qu’elle procure, la Lune possède des ressources minérales d’intérêt, notamment l’hélium 3, qui pourrait potentiellement servir de combustible dans les réacteurs à fusion nucléaire.  Présent à la surface lunaire, mélangé à la régolithe, l’hélium 3 est un isotope produit par le rayonnement solaire.  Bien qu’il soit plus abondant sur la Lune que sur Terre, l’extraction d’une seule tonne d’hélium 3 nécessiterait le traitement de cent millions de tonnes de régolithe lunaire, ce qui constitue un défi technologique majeur.  Par ailleurs, la fusion nucléaire doit encore passer du stade expérimental au stade de source d’énergie fiable.  Depuis le milieu des années 1970, les physiciens travaillent activement sur des projets de réacteurs à fusion expérimentaux, mais la production d’électricité a toujours été inférieure à la consommation de ces réacteurs.  Malgré ces obstacles, la fusion nucléaire demeure la seule option envisageable pour produire une énergie relativement propre capable de répondre aux besoins énergétiques croissants de l’humanité. La réorientation du programme Artemis en faveur de l’établissement plus hâtif d’une base lunaire, stimulée cette fois par la compétition avec la Chine, permettra sans doute de tirer le plein potentiel de la compagne de la Terre.

Photo du premier "levée de Terre" par Apollo 8

Soyons réalistes, la conquête de l’espace ne sera jamais comme au cinéma et encore moins comme dans nos rêves. Le capitaine Kirk qui voit défiler les étoiles par un hublot du USS Enterprise ne sera à jamais que le fruit de l’imagination. Pendant longtemps, j’ai pourtant rêvé que je pourrais voyager dans l’espace un jour, mais à moins d’avoir quelques millions pour acheter ma place à bord de l’ISS ou de me faire recruter comme astronaute par une agence spatiale, mes chances de dépasser la ligne de Kármán(3) sont nulles, comme celles de la très vaste majorité des Terriens, incluant les générations qui suivront. Mais pourquoi espérer atteindre d’autres systèmes stellaires alors que nous vivons sur l’une des rares planètes de l’Univers (jusqu’à preuve du contraire, la seule!)  qui a permis l’émergence de la vie, d’une manière aussi riche et diversifiée ? En 1968, quand l’équipage d’Apollo 8 a réalisé la première photo complète de la Terre, à partir de l’orbite lunaire, c’est aussi le berceau de l’humanité tout entier qu’ils ont imprimé sur la pellicule photo(4). Comme plusieurs, j’ai cru que la puissance évocatrice de cette image allait changer à jamais notre perception de la Terre et nous rendre plus conscients de l’impact de nos actions sur notre unique foyer. Force est de constater que l’émotion fut de courte durée ! Le programme Apollo prit fin abruptement après Apollo 17, face au désintérêt de la population pour les missions lunaires. Les USA avaient gagné sur l’URSS la course à la Lune, c’était ce qui avait motivé la population, on pouvait donc tourner la page. Bien sûr, il y eu le programme de la navette spatiale et de l’ISS(5) qui contribuèrent à maintenir un intérêt pour le spatial. La désintégration en vol des navettes Challenger et Columbia, emportant dans la mort 14 astronautes, nous a cependant fait prendre conscience que la complexité technologique conduit inévitablement à un accroissement du risque pouvant conduire à des cascades d’événements catastrophiques. 

Les romans et le cinéma d’anticipation ont souvent placé la barre très haute, nous présentant un avenir qui ignore les contraintes réelles de la conquête de l’espace et même en transgressant allègrement les lois de la physique. N’en déplaise aux rêveurs, la planète Mars ne deviendra jamais le canot de sauvetage de l’humanité lorsque le Soleil arrivera à la fin de son cycle de vie et les planètes, potentiellement accueillantes, telles que Proxima b (6), sont beaucoup trop éloignées de la Terre pour favoriser un déménagement sans risque, même pour un petit groupe d’élus. Après avoir franchi des milliards de kilomètres, les voyageurs du cosmos qui auront survécu trouveront probablement un monde auquel ils ne seront pas adaptés. Une question se pose donc: Pourquoi chercher à atteindre ces étoiles inaccessibles alors que nous sommes tous fondamentalement des enfants de la Terre liés à son environnement? En plus de nous donner naissance, la Terre a accompli le plus grand des miracles: faire de nous des êtres conscients. Notre plus grand accomplissement futur ne résidera pas dans l’exploration des confins de notre galaxie, mais plutôt dans la maîtrise de nos comportements destructeurs qui menacent la pérennité de notre civilisation.  Si nous parvenons à surmonter ces défis, nous pourrons continuer à contempler la voûte céleste dans toute sa splendeur.

¹ Avant John Glenn, (photo d'introduction)  Alan Shepard avait été la premier Américain tester la capsule Mercury dans un vol balistique, propulsé par une fusée Redstone. Glenn fut le premier à réaliser une orbite complète de la Terre, propulsé par une fusée Atlas Agena.

² 30 000 année lumière font 2,838 x 10¹⁷ km, bref très loin !

³ La ligne de Kármán représente la frontière de l’espace, soit une altitude de 100km.Theodore von Kármán, né le 11 mai 1881 et mort le 6 mai 1963, est un ingénieur et physicien hongrois et américain spécialisé en aéronautique dans les années fondatrices de 1940 à 1960.

⁴ En 1968 la photo numérique n’existait pas, c’est donc avec une caméra Hasselblad à pellicule couleur que les astronautes ont photographié le célèbre « levée de Terre » à travers un hublot du module de commande.

⁵ ISS. Pour International Space Station, où le Canada obtint une participation en développant notamment le Can-a-darm le bras motorisé robotisé qui fut installé sur la navette et l’ISS pour manipulé des charges dans l’espace. 

⁶ Proxima b est une planète qui orbite autour d’une naine rouge ( Proxima Centauri,  l’étoile la plus rapprochée de notre système solaire) elle pourrait bénéficier des conditions favorables à l’éclosion de la vie.

 

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Perdre contact avec la réalité.... mais quelle réalité ?

Suis-je bien réel? Est-ce que la lune, mon jardin et toutes les personnes que j’aime sont bien réels? Les personnes atteintes de schizophrénie qui ont des hallucinations qui leur semblent « très réelles » doivent sûrement se demander où s’arrêtent leurs hallucinations et où débute le réel. Mais est-il normal de questionner la « réalité du réel » (ouille!) sans être schizo et sans être sous l’effet d’aucune drogue? C’est pourtant ce que la physique quantique nous a appris au XXe siècle! À l’échelle de Plank (c’est très très petit... 10^-35 mètre) la réalité telle que nous la « percevons » n’existe pas, c’est le domaine des particules élémentaires qui doivent leur existence à l’excitation d’un champ quantique! Pas simple à comprendre, je vous le jure! Je ne suis pas physicien, mais un humble bibliothécaire qui essaie de comprendre la nature profonde des choses, sans le lourd bagage mathématique que nécessite un tel exercice. Heureusement, il y a de bons vulgarisateurs pour nous permettre à nous, simples-mortels-dépourvus-de-la-bosse-des-maths, d’entrevoir l’envers du décor de l’Univers visible.

L’identification du boson de Higgs dans le super collisionneur de hardons du CERN m’avait obligé à relire des livres de ma bibliothèque et quelques articles dans la presse spécialisée pour bien saisir l’importance de cette découverte. Du même coup, je dois avouer que cette mise à niveau m’a permis de jeter un regard nouveau sur la mécanique quantique. Je retiens notamment une chose importante : les particules élémentaires ne sont pas des petites billes de matières qui flottent dans le vide de manière indépendante dans un univers en expansion. En fait depuis le tout début du bing bang, il y a 13,8 milliards d’années, jusqu’à aujourd’hui, l’ensemble des particules élémentaires (hardons et leptons) de l’univers font partie d’un ensemble fortement intriqué qui défini l’espace/temps et les quatre forces (les forces atomiques faible et forte, l’électromagnétisme et la gravité) qui assurent la cohésion de la matière. Maintenant je me représente l’Univers comme un tapis tissé, assez plat, où il y a une trame qui réunit l’ensemble. Bref, « tout est dans toute », comme l’exprimait à sa manière le poète et chansonnier Raoul Duguay. Comme être humain, composé d’un amalgame complexe de protéines, de molécules et d’atomes, je suis donc en lien avec l’ensemble de l’univers qui est lui-même composé « de rien » et de lois qui s’apparentent à un gigantesque programme informatique où les mathématiques constituent le langage de base. Pire encore, selon certains physiciens l’essence même de l’Univers serait purement mathématique, c’est un choc pour moi, issu des sciences humaines et pour qui la beauté de l’Univers s’exprime d’abord par les mots et la poésie. 

"La lune existe-t-elle quand nous ne la regardons pas ?"

Dans son numéro spécial de juillet-août dernier (no 489) la revue La Recherche titrait sur sa page couverture « La réalité n’existe pas », une déclaration plutôt troublante pour un lecteur comme moi qui se croit ancré dans la réalité! J’ai bien sûr consulté ce numéro, car si j’étais vraiment dans un monde irréel, comme le personnage de Néo dans le film « la Matrice », je pourrais sans doute contracter l’espace-temps et me soustraire à la banalité du quotidien! Mais le monde quantique est encore plus étrange que je ne le croyais et l’un des aspects les plus étranges concerne sa simple observation. En effet, il semble que le seul fait d’observer une particule, comme un photon, détermine sa localisation et son comportement!   Sceptique face à cette réalité quantique, Albert Einstein a soulevé la question suivante à l’un de ses collègues physiciens : « La lune existe-t-elle quand nous ne la regardons pas? »  Comme la lune est constituée de particules quantiques, il serait donc logique que l’observateur en détermine la présence et la position exacte dans le ciel... Après la lecture de l’article, je suis sortie à l’extérieur de chez moi observer la « super lune » de septembre, question de me rassurer sur sa présence et même en la photographiant à distance avec un retardateur sur mon appareil photo... rien à faire! Même sans moi derrière la caméra, la super lune brillait de toute sa lumière sur l’écran LCD de mon appareil... la lune devait donc savoir que je l’observais, même caché dans ma maison!

P.S. Je vais publier la suite de l’article sur le Kayak de mer dans les prochaines semaines

Comme à la NASA

Embouchure de la Rivière du sud  à Montmagny
photo Jean Payeur

J’avance progressivement dans ma compréhension  du fonctionnement de la fameuse roulotte.  Il faut dire, sans me vanter,  que je suis un « bricoleur sérieux» j’ai donc l’habitude de décortiquer le fonctionnement de différents bidules et une roulotte demeure un assemblage de bidules monter sur une paire de roues!  La R-POD 177 ne devrait donc pas me résister, il me reste seulement  à expérimenter la vidange des réservoirs d’eau grise (l’eau provenant des lavabos et de la douche) et d’eau noire (celle du cabinet d’aisance) qui doit se faire obligatoirement dans une station d’égout que l’on retrouve dans un terrain de camping ou à proximité. Ha oui j’oubliais ,   il y a aussi la tente dînette qui devient comme une extension de la roulotte et qui selon le vendeur se monte en vingt minutes... disons 30 pour être réaliste !!  Là aussi nous devrons attendre d’être installés sur un vrai terrain de camping pour déployer ce petit chapiteau ...  Le voyage à Montmagny sera donc comme une générale à notre périple dans l’ouest,  nous pourrons évaluer le comportement routier de l’ensemble, la consommation d’essence, l’installation de la roulotte et sa mise à niveau sur un site, le branchement des services, le transport des vélos sur le support de la roulotte et finalement la vie à bord de cette maisonnette ....dodo, douche, bouffe, etc...   Je ne m’attends pas à un match parfait pour cette première sortie au pays de l’oie blanche, on n’aura probablement oublié un tas de trucs, mais on  prendra des notes pour éviter de faire les mêmes erreurs...à quelques milliers de kilomètres de la maison !  Une approche que la NASA a déjà retenue dans les années 60 avant d’expédier des équipages sur la lune...les véhicules spatiaux ont d'abord  été testés en orbite à quelques centaines de kilomètres de la terre...  Un autre exemple de l’utilité de la conquête de l’espace dans notre petite vie de tous les jours !