Comment nous sondons et polluons le cosmos

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L'astronaute Michael Good travaille à la maintenance du télescope spatial Hubble.Crédit: JSC / NASA

Dr Space Junk vs L'Univers: Archéologie et avenir Alice Gorman MIT Press (2019)

Empreintes de mains sur Hubble: l'histoire d'invention d'un astronaute Kathryn D. Sullivan MIT Press (2019)

L'ère spatiale a éclaté avec une rafale de satellites. Les deux premiers Spoutniks soviétiques lancés en 1957, suivis de près par les explorateurs américains I et Vanguard I. En 1959, sous l'impulsion des tensions de la guerre froide, la NASA choisit sept hommes comme astronautes pour son programme Project Mercury. (Un veto a été opposé à 13 femmes ayant franchi les mêmes obstacles, grâce à un programme privé et parallèle.) À peine une décennie plus tard, les astronautes Apollo de la NASA ont marché sur la Lune.

L'aube de l'exploration spatiale était entièrement axée sur le présent. C'était audacieux et risqué, ponctué de miracles d'ingénierie et d'un air d'invincibilité. Cependant, il n’a pas été axé sur le long terme. Aujourd'hui, six décennies après Spoutnik, d'anciens engins spatiaux sont exposés dans des musées, des missions robotiques révèlent régulièrement des secrets de tout l'univers et des sociétés privées telles que SpaceX préparent des colonies sur Mars. Et le futur riche et encombré de l'espace est au centre de deux ouvrages, l'un de Kathryn Sullivan, spécialiste des sciences spatiales et océanographe, et l'autre, de l'archéologue spatiale Alice Gorman. Tous deux nous incitent à réfléchir plus profondément à la manière dont nous devons, en tant qu'humains, nous intégrer au cosmos.

Dans Empreintes de mains sur Hubble, Sullivan, ancien astronaute de la NASA qui a participé au lancement du télescope spatial Hubble en 1990 et a depuis participé à la mise à jour de ses capacités, a souligné l’importance de la planification de nouveaux instruments et infrastructures. Gorman, quant à lui, applique la perspective d’un archéologue aux matériaux et activités liés à l’espace dans Dr Space Junk vs l'Univers.

Hubble a fait plus d'un million d'observations d'étoiles et de galaxies, et a sondé la matière noire et l'histoire de l'Univers lui-même pendant près de trois décennies. J'ai travaillé pendant de nombreuses années au Space Telescope Science Institute de Baltimore, dans le Maryland, qui gère les activités scientifiques de Hubble pour la NASA. J'étais là pour le lancement, la découverte d'une faille dans le miroir principal et les corrections étonnantes que les astronautes ont apportées à plusieurs reprises. Le livre de Sullivan montre clairement combien je ne savais pas. Son histoire est un témoignage de première main, de la conception à l’aujourd’hui, de la première mission spatiale pour laquelle la maintenance et la réparation en orbite ont été intégrées dès le début.

Sullivan donne vie aux défis de la mécanique de l’espace. Remplacer des instruments entiers ou – beaucoup plus difficiles – au fond de leurs parties lors de longues et pénibles sorties dans l’espace nécessite des outils conçus sur mesure. Par exemple, Sullivan explique l'évolution des ancres de pied qui maintiennent les astronautes en place. Sans cela, tourner une vis dans un sens obligerait l'astronaute et / ou le vaisseau spatial à tourner dans le sens opposé. C'est le genre de détail qui souligne la complexité du travail.

Illustration de jonques dangereuses en orbite autour de la Terre.Crédit: Yeti en pointillé adapté de la NASA

Chaque étape nécessite de la réflexion. Une fois retirée, une vis s’envolera si elle n’est pas attrapée, ce qui crée des débris spatiaux dangereux pouvant endommager d’autres embarcations, comme le dit Gorman. Sullivan et ses collègues ont passé des centaines d’heures à tester des outils et des procédures sur un simulateur Hubble dans un réservoir sous-marin, des équipements de plongée sous-marine remplaçant des combinaisons spatiales trop lourdes.

Ce sont les missions de maintenance minutieusement planifiées qui ont permis à Hubble de rester à la pointe. Son premier ensemble d’instruments a été sélectionné en 1978. Selon les normes actuelles, la technologie était incroyablement grossière et le stockage sur ordinateur limité. Après la première mission d'entretien en 1993, de nouvelles optiques ont compensé la faille du miroir, la caméra performante avait amélioré les détecteurs et la sonde avait de nouveaux panneaux solaires et d'autres infrastructures vitales. Il y a eu quatre autres missions de ce type. Le spectrographe ultraviolet (COS) installé en 2009 est jusqu'à 20 fois plus sensible que les précédents. Cela équivaut à augmenter le diamètre du miroir de 2,4 mètres (le plus grand pouvant s'intégrer dans la baie de la navette spatiale) à plus de 10 mètres (plus grand que tout télescope jamais construit).

Comme Sullivan, Gorman était fasciné par l'espace dans son enfance, inspiré par les cieux sombres sur la campagne australienne. Mais comme beaucoup de femmes à l'époque, elle était découragée de devenir astrophysicienne. Au lieu de cela, elle a obtenu un doctorat en archéologie et a travaillé comme consultante pour documenter les sites du patrimoine autochtone dans son pays d'origine. Mais son regard se tournait fréquemment vers le ciel. Finalement, elle appliqua sa formation à l'exploration spatiale, considérant même la plus petite «ordure spatiale» comme une partie importante du dossier historique.

En tant que "Dr Space Junk" du titre de son livre, Gorman explique comment nous devrions protéger notre héritage spatial. Elle décrit le récif de détritus orbitaux autour de notre planète, y compris les satellites, vivants et morts, enfouis dans une mer de matériel abandonné et de débris de collisions spatiales (délibérées ou non), ainsi que les sondes planétaires en recul et les équipements abandonnés sur la Lune.

Image du télescope spatial Hubble de l'étoile super-massive Eta Carinae.Crédit: NASA / ESA / N. Smith (Université de l'Arizona) / J. Morse (Institut BoldlyGo)

Elle établit un parallèle entre les recherches archéologiques qui ont permis de découvrir des objets anciens sur Terre et les missions qui ont pour but de répertorier des objets vieux de plusieurs décennies. Parfois, ses idées peuvent sembler fantaisistes – comme par exemple quand elle discute des ombres laissées par les empreintes de pas sur la surface lunaire, ou spécule sur les civilisations futures découvrant un vaisseau spatial au-delà du système solaire. Mais dans la plupart des cas, le livre m'a fait penser à de nouvelles idées.

Gorman nous rappelle à quel point notre accès à l'espace est fragile. Les débris orbitaux représentent à eux seuls un risque pour chaque nouveau vaisseau spatial. Elle met en garde contre la nécessité pour les nations de coopérer pour préserver et protéger l'environnement spatial et souligne la responsabilité morale qui incombe aux nations de l'espace de traiter, sur un pied d'égalité, avec celles qui ne le sont pas.

Sullivan et Gorman envisagent tous les deux un avenir dans lequel les astronautes, voire les citoyens ordinaires, vivront et travailleront régulièrement dans l'espace. Dans ce monde, il sera normal de positionner les télescopes sur des orbites stables à L2 (le deuxième point de Lagrange, qui entoure le Soleil en même temps que le système Terre – Lune) et de les améliorer régulièrement. Hubble a vu quelques galaxies de monstres car ils étaient au début de l'évolution de l'univers. À l'avenir, des instruments plus sensibles, tels que le télescope spatial James Webb, pourraient voir des galaxies anciennes beaucoup plus petites et peut-être même les premières étoiles.

Lire ces deux livres revient à s’émerveiller de ce que nous avons accompli dans nos efforts naissants pour habiter l’espace et à reconnaître que nous avons à peine commencé cette quête. De nombreux traitements populaires de voyages dans l'espace, y compris les films Apollo 13 (1995) et Premier homme (2018), l'ont qualifié de derring-do compétitif. Sullivan et Gorman se concentrent davantage sur nos intérêts communs, en tant qu'êtres humains, en matière de connaissance et de coopération. Ils nous invitent à réfléchir à nouveau à l'héritage et à l'avenir de l'espace.

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