Colonisation de l'espace

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La colonisation spatiale, aussi appelée installation dans l'espace ou humanisation de l'espace, est le concept d'habitation humaine permanente et auto-suffisante dans des lieux en dehors de la Terre.

Bien que beaucoup pensent à des colonies spatiales sur la Lune ou Mars, d'autres objectent que les premières colonies seront en orbite planétaire. Plusieurs groupes de développement de la NASA, de l'ESA et d'ailleurs ont étudié la faisabilité d'une colonie orbitale. Ils ont déterminé qu'il y avait toutes les quantités nécessaires de matériaux sur la Lune et les astéroïdes géocroiseurs, que l'énergie solaire était disponible en grandes quantités et qu'aucune nouvelle découverte scientifique n'était nécessaire, bien que des prouesses d'ingénierie et d'importants moyens financiers seraient indispensables.

La colonisation de l'espace est le but à long terme de plusieurs agences spatiales, le directeur de la NASA Michael Griffin a identifié la colonisation de l'espace comme le but ultime des programmes spatiaux actuels. La première étape est une présence humaine permanente dans l'espace comme c'est le cas avec la station spatiale internationale qui n'est cependant pas autonome. Une base permanente sur le Lune, le Lunar Outpost, est prévu par la NASA en 2019-2024. La colonisation de l'espace est également un thème majeur de la science-fiction.

Colonisation de l'espace

Mercure Vénus Terre Lune Points de Lagrange Mars Astéroïdes Cérès Système solaire externe Jupiter Europe Callisto Saturne Titan Objets transneptuniens Autres Habitat spatial Exploitation minière des astéroïdes

Sommaire 1 Histoire scientifique 2 Méthode 2.1 Matériaux 2.2 Énergie 2.3 Transport 2.3.1 Accès à l'espace 2.3.2 Transports dans le système solaire 2.4 Communications 2.5 Habitabilité 2.6 Gravité 2.7 Protection contre les radiations 2.8 Autoreproduction 2.9 Taille de la population 2.10 Lois et lois fiction 3 Emplacements dans le système solaire 3.1 Emplacements planétaire 3.1.1 Mars 3.1.2 Mercure 3.2 Cérès 3.2.1 Vénus 3.2.2 Géantes gazeuses 3.3 Emplacements sur des satellites naturels 3.3.1 La Lune 3.3.2 Phobos et Déimos 3.3.3 Europe, Callisto, et autres lunes joviennes 3.3.4 Titan 3.4 Emplacements dans l'espace 3.4.1 Habitats spatiaux 3.4.2 Astéroïdes 4 Au delà du système solaire 4.1 Détermination des destinations 4.2 Transport interstellaire 5 Justification et controverse sur la colonisation de l'espace 5.1 Justification 5.2 Controverse 5.2.1 Coût et retombées technologiques 5.2.2 Nationalisme 5.2.3 Exploration robotique 6 Colonisation de l'espace dans la science fiction 7 Voir aussi 7.1 Bibliographie 7.2 Article connexes 7.3 Notes et références

[modifier] Histoire scientifique

Le concept de colonisation de l'espace est étroitement lié à celui du vol spatial, de l'astronautique et la conquête de l'espace et à les mêmes pères fondateurs.

Le pionnier de l'astronautique russe Constantin Tsiolkovski est le premier à évoquer le concept de la colonisation de l'espace de manière scientifique dans son ouvrage de 1903 La fusée dans l'espace cosmique, où il décrit l'utilisation d'énergie solaire, d'une gravité artificielle par rotation et l'utilisation d'une serre pour créer un écosystème fermé^[1]. Le physicien allemand Hermann Oberth propose en 1923 l'utilisation de stations orbitales permanentes et de voyages interplanétaires dans un livre^[2] qui n'est autre que sa thèse de doctorat rejeté comme utopiste par l'université de Munich^[3] mais acceptée par l'université Babeş-Bolyai de Roumanie la même année.

Le scientifique slovène Herman Potočnik est le premier concevoir une station orbitale en forme de roue placée en orbite géostationnaire^[4]. Un des anciens assistants de Oberth, l'astronauticien Wernher von Braun reprend en 1952 les idées de Potočnik^[5]. Un autre père de l'astronautique, l'américain Robert Goddard est le premier à évoquer l'idée de l'utilisation d'une arche spatiale à propulsion nucléaire afin de sauver l'humanité d'un soleil mourant et de l'emmener vers un autre système planétaire^[6]. La peur d'une critique scientifique lui fit placer le manuscrit dans une enveloppe scellée et il ne fut publié que 50 ans après^[7]. L'utilisation de ressources extraterrestre pour la conquête de l'espace est également énoncée par Goddard en 1920.

L'astrophysicien suisse Fritz Zwicky en 1948^[8] et l'astronome américain Carl Sagan en 1961^[9] émirent les premiers l'idée d'une terraformation afin de transformer les conditions de vie d'un monde pour que l'humanité puisse le coloniser. Le physicien anglais Freeman Dyson en 1960 mis en avant le concept qu'une civilisation avancée pourrait avoir complètement entouré son étoile d'habitat spatiaux ou d'astéroïdes, créant ainsi une sphère de Dyson^[10]. Gerard K. O'Neill en 1977 dans son livre La haute frontière : colonies humaines dans l'espace développa l'idée d'une colonisation massive avec des habitats spatiaux gigantesques, suite à des études réalisée avec la NASA et plusieurs universités^[11].

Après une pause à cause de l'arrêt de la course à l'espace qui était lié à la guerre froide, le concept de colonisation de l'espace devint moins ambitieux mais plus réaliste, avec l'établissement de la station spatiale internationale et un programme a moyen long terme de la NASA^[12] et de l'ESA^[13] de bases permanentes sur la Lune et ensuite Mars.

[modifier] Méthode

Construire des colonies dans l'espace demandera de la main d'œuvre, de la nourriture, des matériaux de construction, de l'énergie, des transports, des communications, un environnement viable incluant gravité et protection contre les radiations. Une colonie sera possiblement située de manière à favoriser l'accès à ces ressources.

[modifier] Matériaux

Les colonies sur la Lune et Mars pourront utiliser les ressources locales, bien que la Lune ait des quantités insuffisantes d'hydrogène, de carbone et d'azote mais beaucoup d'oxygène, de silicium et de métaux^[14] . Pour les colonies orbitales, lancer des matériaux depuis la Terre serait très cher, aussi les matières premières viendraient de la lune ou des astéroïdes géocroiseurs, Phobos, ou Déimos où les forces gravitationnelles sont très inférieures, ou il n'y a ni atmosphère, ni biosphère endommageable. Les astéroïdes géocroiseurs contiennent de grandes quantités de métaux, oxygène, hydrogène et carbone. Ils contiennent également un peu d'azote mais pas suffisamment pour éviter un approvisionnement depuis la Terre. Plus éloignés, les astéroïdes troyens semblent être à haute teneur en glace d'eau et autres matériaux volatiles ^[15].

[modifier] Énergie

L'énergie solaire est abondante et fiable en orbite terrestre et est communément utilisée par les satellites aujourd'hui. Il n'y a pas de nuit dans l'espace, pas de nuages et pas d'atmosphère pour bloquer la lumière du soleil. L'énergie solaire disponible en watt par m2 à n'importe quelle distance d, du soleil peut être calculée par la formule E = 1366/d², où d est mesuré en unité astronomique.

De grandes structures seront nécessaires pour convertir l'énergie solaire en électricité pour les pionniers. Sur Terre la moyenne de consommation des pays développés est de 2-6 kilowatts par personne (ou 10 mégawatt-heures par personne et par an), les besoins dans l'espace seront sûrement bien plus grands^[16]. Particulièrement en apesanteur, la lumière solaire peut être utilisée directement avec des fours solaires faits de toiles métalliques ultra légères qui génèrent des températures de plusieurs milliers de degrés ou pour réfléchir la lumière solaire sur des cultures, le tout pour un coût quasiment nul. L'énergie pourrait même être un produit d'export pour les colonies spatiales en utilisant des rayons de micro-ondes à destination de centrales solaire orbitales ou de la Lune.

La Lune a des nuits de deux semaines mais il existe des zones situées aux pôles lunaires avec un ensoleillement permanent. Mars est plus loin du soleil et subit parfois des tempêtes de poussières qui atténuent un peu l'intensité de son rayonnement. Néanmoins, son atmosphère filtre moins le rayonnement solaire que celle de la Terre, ce qui permet d'espérer une exploitation de l'énergie solaire avec une efficacité du même ordre, avec de plus une plus grande régularité d'ensoleillement^[17].

L'énergie nucléaire resterait donc une alternative pour une énergie continue sur ces corps célestes, mais aucun minerai d'uranium n'ayant encore été détecté, il faudrait apporter la matière première depuis la Terre comme cela est prévu pour les mission martiennes^[18]. Une des grandes difficulté de l'utilisation de l'énergie solaire thermique ou de l'énergie nucléaire dans des environnements avec peu ou pas d'atmosphère sera de disperser l'inévitable chaleur générée du cycle de Carnot. Cela requerrait de grandes surfaces radiantes pour disperser la chaleur.

[modifier] Transport

[modifier] Accès à l'espace

Le transport jusqu'à l'orbite terrestre et au-delà est, pour l'instant, une limitation pour la conquête spatiale. Du point de vue financier, le coût d'un lancement actuel est très élevé : de 4 000 à 24 000 euros par kg pour accéder à une orbite basse^[19]. Pour envoyer un objet de 100 tonnes dans l'espace (on parle de charge utile), il faut construire une fusée gigantesque avec notamment de grands réservoirs pour stocker le carburant et le comburant. Un exemple d'une telle fusée est le lanceur Saturn V du programme Apollo.

Depuis près de 50 ans le principe des fusées est resté le même et, pour l'instant, personne n'a réussi à révolutionner le domaine, malgré de nombreux efforts de la part des ingénieurs des agences spatiales. Pour coloniser l'espace, des véhicules bien plus économiques aussi bien d'un point de vue financier qu'environnemental seront nécessaires, car des milliers de lancements sont à envisager. Une solution serait les avions spatiaux hypersonique en développement par la NASA ou d'autres organisations aussi bien publiques que privées. Il y a aussi des projets à très long terme pour construire un ascenseur spatial, mais de nombreux problèmes restent à résoudre.

[modifier] Transports dans le système solaire

Des moyens de transport utilisant des ressources extérieures à la Terre pour la propulsion réduiraient les coûts de manière significative. Des carburants expédiés depuis la Terre coûteraient bien trop cher même avec les innovations ci-dessus. D'autres technologies comme la propulsion captive, le VASIMR, le moteur ionique, la fusée solaire thermique, la voile solaire et la propulsion nucléaire thermique peuvent tous potentiellement réduire le problème des coûts et de durée de transport une fois dans l'espace^[20].

Sur la Lune, une possibilité bien étudiée est de construire une catapulte électromagnétique pour lancer les matières premières aux installations. Un ascenseur spatial lunaire pourrait être utilisé qui, contrairement à l'ascenseur spatial terrestre, peut être construit avec des technologies existantes.

[modifier] Communications

Comparée aux autres besoins, la communication est facile pour l'orbite terrestre ou la Lune. La plupart des communications actuelles passent déjà par satellite. Cependant les communications avec Mars et au delà souffriront de retards dus à la vitesse de la lumière. Pour Mars cela représente de 7 à 44 minutes. Des communication avec des colonies situées autour d'autres étoiles se chiffreraient en années.

[modifier] Habitabilité

Une relation de survie entre des organismes, leur habitat et un environnement extra-terrestre peut être effectuée de trois manières différente, ou par combinaison de celles-ci  :

• Organismes et habitats complètement isolés de l'environnement comme avec une biosphère artificielle tel Biosphère II ou autre système de support de vie.
• Changer l'environnement pour qu'il devienne un habitat viable avec une Terraformation.
• Changer les organismes pour qu'ils deviennent adaptés à leur environnement à l'aide du Génie génétique ou la création de Cyborg comme évoqué par le transhumanisme.

Les deux dernières solutions étant encore du domaine de la science-fiction ou du théorique, le système de support de vie est la solution immédiate.

Les colons auront en effet besoin d'air, d'eau, de nourriture, de gravité et d'une température adéquate pour survivre de longues périodes. Sur Terre, la biosphère fournit tout cela. Dans les installations spatiales, un système relativement réduit et en circuit fermé devra recycler tous les ingrédients nécessaire à la vie sans aucune panne possible.

Le plus proche système de support de vie actuel est sûrement celui du sous-marin nucléaire. Il utilise des systèmes mécaniques pour subvenir aux besoins humains pendant des mois sans faire surface. Cependant ces sous-marins relâchent du dioxyde de carbone, bien qu'ils recyclent l'oxygène. Le recyclage du CO2 a été envisagé en littérature en utilisant la réaction de Sabatier ou la réaction de Bosch.

La NASA pour les missions martiennes prévoit trois systèmes de survie redondants pour éviter toute panne critique. Deux sont basés sur des systèmes de purification et transformation chimique comme ceux utilisés dans la navette spatiale. Le troisième utilise des plantes cultivées localement pour produire eau et oxygène pour les astronautes, mais cette dernière technologie doit être encore ^[18].

Le projet Biosphère II en Arizona a montré qu'une biosphère petite, complexe, confinée et artificielle pouvait supporter huit personnes pour au moins un an, bien qu'il y ait eu de nombreux problèmes. Après un an il a fallu que la mission qui devait durer 2 ans se réapprovisionne en oxygène^[21].

Au delà de Biosphère II, des stations de recherche en environnements hostiles comme la base Amundsen-Scott en Antarctique ou celle de Flashline Mars Arctic Research Station de l'île Devon, peuvent aussi fournir une expérience de la construction et de l'opération d'avant postes sur d'autres mondes. La Mars Desert Research Station maintenue par la Mars Society est un habitat construit pour ces raisons dans le désert de l'Utah. Pour cette dernière, si le terrain ressemble à celui de Mars, les températures sont biens plus chaudes et le climat environnant n'est pas le plus inhospitalier sur Terre.

[modifier] Gravité

Les effets néfastes pour un organisme humain vivant en impesanteur sur une longue période de temps sont bien connus grâce aux séjours de longue durée dans les stations orbitales Saliout, Mir et ISS de cosmonautes comme Valeri Polyakov ou Sergueï Krikaliov. Le mal de l'espace provoque perte de la masse musculaire, ostéoporose et baisse de l'efficacité du système immunitaire.

La solution pour les colonies situées dans des Habitats spatiaux est l'établissement d'une gravité artificielle ou utilisant la rotation ou l'accélération. L'inconnu et le problème demeure entier pour des colons situés sur des mondes à la gravité inférieure à la Terre comme la Lune ou Mars. Les moyens pour éviter tout problème de santé serait un entrainement intensif ou l'utilisation de centrifugeuses.

[modifier] Protection contre les radiations

Les rayons cosmiques et le rayonnement solaire sont assez énergétiques. De manière générale, ils endommagent les cellules de tous les organes à différents niveaux. À faible dose, il n'y a pas de danger, les cellules mortes sont naturellement remplacées par de nouvelles cellules, comme lors d'un traumatisme local. Néanmoins, à force de subir le rayonnement, la probabilité de dysfonctionnement d'un organe (typiquement le cancer) augmente avec le temps, de façon analogue au tabagisme. De plus, des éruptions solaires créent des niveaux de radiation plus importants parfois mortels.^[22] Un effet noté mais non encore étudié scientifiquement est que 80% des enfants d'astronautes de toutes les nations sont des filles. Cet effet avait déjà été observé chez les pilotes de chasse et cela serait lié aux radiations ou aux micro-ondes. Les enfants des astronautes n'ont par contre eu aucun problème de santé sérieux^[23].

Pour protéger la vie, les installations devront être entourées de bouclier pour absorber les radiations. Cela peut être fait aisément sur la Lune, Mars ou les astéroïdes en utilisant le régolite local. Les sorties en dehors de la base seront limitées à des durées raisonnables, en évitant de les cumuler tout au long de l'année.

Enfin, on peut noter qu'au niveau de l'orbite terrestre correspondant à la ceinture de Van Allen, les radiations sont trop importantes et ne permettent pas d'établir une base habitée.

[modifier] Autoreproduction

L'autoreproduction est optionnelle mais beaucoup pensent qu'elle sera indispensable parce qu'elle permet un développement beaucoup plus rapide des colonies tout en éliminant les coût et la dépendance pour la Terre. Il pourrait même être dit que l'établissement d'une telle colonie serait le premier acte d'autoreproduction de la Terre.

Des formules intermédiaires incluent des colonies qui ont seulement besoin d'informations de la part de la Terre (science, ingénierie, divertissement, etc.) ou des colonies qui auront seulement besoin de de fournitures légères comme des circuits intégrés, des médicaments, de l'ADN ou des outils spécifiques.

La création de vaisseaux auto-répliquants pour accélérer la colonisation a également été évoqué d'un point de vue théorique en réutilisant le constructeur universel de John von Neumann dans le cadre du projet Daedalus^[24]

[modifier] Taille de la population

En 2002, l'anthropologue John H. Moore a estimé qu'une population de 150 à 180 individus autoriserait une reproduction normale pour 60 à 80 générations soit 2000 ans^[25].

Une population beaucoup plus petite de par exemple deux femmes serait viable aussi longtemps que des embryons humains apportés de la Terre sont disponibles. L'utilisation d'une banque du sperme permettrait également une population initiale plus faible avec une consanguinité négligeable. Quelques problèmes éthiques pourraient se poser.

Les chercheurs en biologie ont tendance à adopter la règle du "50/500" émise par Franklin et Soule. Cette règle dit qu'une population de base (N_e) de 50 est nécessaire à court terme pour éviter un niveau inacceptable de consanguinité, alors qu'au long terme une population N_e de 500 est nécessaire pour maintenir une bonne diversité génétique. La recommandation N_e = 50 correspond à une consanguinité de 1% par génération ce qui est la moitié du maximum toléré par les éleveurs contemporains d'animaux domestiques. La valeur N_e = 500 essaye d'équilibrer le taux de gain de variation génétique lié aux mutations avec le taux de perte dû à la dérive génétique.

La taille effective de la population N_e dépend du nombre d'hommes N_m et de femmes N_f dans la population selon la formule :

[modifier] Lois et lois fiction

Les citoyens de l'espace international seraient soumis au droit international public (Par exemple la Lune est res communis). Dans le futur il pourra y avoir la double nationalité (nationalité terrestre et nationalité lunaire). Le droit de l'espace, régit par assemblée générale des Nations unies réglemente de nombreux aspects de l'expoitation de l'espace et de ses ressources. Par exemple, le Traité de l'espace limite déjà l'utilisation de l'espace et des corps célestes à des fins militaires, ou de s'approprier les ressources d'une planète^[26].

[modifier] Emplacements dans le système solaire

L'emplacement des premières colonies dans le système solaire est un point de controverse fréquent entre les promoteurs de la colonisation de l'espace. Les emplacement de colonies peuvent être sur le sol ou le sous-sol d'une planète, d'un satellite naturel ou d'un astéroïde mais aussi en orbite autour de la Terre, du soleil d'un autre objet céleste ou situé à un point de Lagrange.

[modifier] Emplacements planétaire

[modifier] Mars

Mars est la cible privilégié avec la Lune des futurs projets de colonisation et d'exploration des agences spatiales^[12]. La surface de Mars est égale à celle de la surface continentale de la Terre, et elle contient de grandes réserves d'eau^[27] ce qui faciliterait sa colonisation. Mars contient du dioxyde de carbone en quantité dans son atmosphère et on suppose de nombreux minerais dont du fer. L'attrait de Mars est également scientifique du au fait que la vie extraterrestre ait pu exister à un moment de son histoire et qu'elle puisse toujours être présente à certains endroits de la planète.

Cependant l'atmosphère très ténue de Mars, les basses températures et les radiations élevées imposeront des systèmes de support de vie similaire à ceux pour l'espace. De plus les effet au long terme de la faible gravité martienne qui représente un tiers de la gravité terrestre sont mal connus et peuvent rendre le retour sur la Terre d'humain nés sur Mars ou y ayant passé une longue durée impossible.

[modifier] Mercure

Mercure pourrait être colonisé en utilisant la même technologie ou équipement que pour la Lune avec en plus l'avantage d'un champ magnétique comme celui de la Terre et une gravité égale à celle de Mars. Les colonies seraient implanté aux pôles pour éviter les températures extrêmes qui règnent sur le reste de la planète avec en plus l'avantage de la présence de glace d'eau^[28]. L'intérêt économique de Mercure réside dans des concentrations de minerais bien plus élevées que sur toutes les autres planètes du système solaire^[29].

[modifier] Cérès

Cérès, planète naine située dans la ceinture d'astéroïdes serait une base principale idéale pour l'exploitation minière des astéroïdes^[30]. Riche en eau sous forme de glace, la théorie d'un océan dans son manteau rendrait possible la découverte d'une vie extraterrestre^[31] et serait une matière première importante pour les colons. Sa localisation stratégique et sa faible gravité rendraient l'approvisionnement à destination de Mars ou la Lune plus simple et moins cher comme c'est le cas pour les autres astéroïdes^[32].

[modifier] Vénus

Vénus possède un environnement parmi les plus hostiles du système solaire ce qui ne la favorise pas comme planète à coloniser, même à long terme, mais des projets ont néanmoins été évoqués. Vénus possède quand même les avantages d'être la planète la plus proche de la Terre et d'avoir une gravité très proche de celle de notre planète.

[modifier] Géantes gazeuses

Il pourrait être aussi possible de coloniser Saturne, Uranus et Neptune avec des villes flottantes dans leur atmosphère. En chauffant des ballons d'hydrogène, de grandes masses pourraient être suspendues permettant une ville avec une gravité terrestre. Jupiter serait moins disposée à une colonisation à cause de sa haute gravité, de sa vitesse de libération élevée et de ses radiations. Ces colonies pourraient exporter de l'hélium 3 présent en abondance dans les géantes gazeuses^[33] et qui sera très demandé par les réacteurs à fusion des autres colonies et pour les vaisseaux.

[modifier] Emplacements sur des satellites naturels

[modifier] La Lune

De par sa proximité la Lune est certainement l'endroit où une colonisation humaine est la plus proche dans l'échelle du temps. Elle bénéficie également d'une très faible vitesse de libération qui permet un échange plus facile de matériaux avec la Terre ou d'autres colonies spatiales, voir l'installation au très long terme d'un ascenseur spatial lunaire. Si la Lune a des quantités insuffisantes d'hydrogène, de carbone et d'azote, elle possède beaucoup d'oxygène, de silicium et de métaux^[14]. Comme pour Mars, la faible gravité lunaire qui représente un sixième de celle de la Terre posera des problèmes pour le retour ou la santé des futurs colons.

La NASA a le projet lancé par le président George W. Bush d'un avant poste lunaire situé sur l'un des pôle en 2024^[34]. L'Agence spatiale européenne prévoit une base permanente en 2025 dont la construction commencera vers 2020^[13]. La Russie prévoit une base sur la Lune peu après 2025^[35].

[modifier] Phobos et Déimos

Phobos et Déimos, satellites naturels de Mars, sont probablement adaptés pour la production d'habitats spatiaux ou pour établir une colonie. Phobos possède peut-être de l'eau sous la forme de glace^[36]. Grâce au faible excédent de vitesse nécessaire pour rejoindre la Terre, cela permettrait de livrer du carburant et d'autres matériaux à la zone Terre-Lune mais aussi aux transports autour du système martien. Ceci rend ces emplacements avantageux d'un point de vue économique, car ils sont aisément atteignable depuis le reste du système solaire et qu'ils ont potentiellement de grandes ressources énergétiques.

[modifier] Europe, Callisto, et autres lunes joviennes

Europe, Callisto et Ganymède, sont les trois plus grandes lunes de Jupiter recouvertes de glace d'eau^[12]. Callisto a été désignée en priorité par une étude de la NASA comme base avancée du fait de sa faible exposition aux radiations de Jupiter, ce qui permettrait d'explorer et après coloniser d'autres satellites de Jupiter, dont Europe qui possède peut être comme Callisto des océans sous sa couche de glace, et peut être la vie^[12].

[modifier] Titan

Titan, la plus grande lune de Saturne, a été désigné comme une bonne cible pour la colonisation^[37], parce que c'est la seule lune dans notre système solaire à posséder une atmosphère dense et à être riche en composés carbonés^[38]. C'est pour l'instant la colonie envisagée la plus éloignée de la Terre.

[modifier] Emplacements dans l'espace

[modifier] Habitats spatiaux

Des habitats spatiaux situés dans l'espace, appellés colonie spatiale, colonies orbitale ou station spatiale, servirait à accueillir des humains de manière permanente. Ils seraient de véritable villes ou monde autonomes, de tailles variables, de plusieurs milliers à plusieurs millions d'individus d'après les études réalisées par Gerard K. O'Neill et la NASA^[39].

Les habitats spatiaux pourront être situés en orbite terrestre ou sur les points de Lagrange pour être proches de la Terre, ou sur des trajectoires spécifiques pour devenir de véritables vaisseaux interplanétaires, ou des prototype d'essais de vaisseau interstellaires à génération. En effet ce type d'habitat pourrait s'isoler pendant des années pour vérifier de manière expérimentale si des milliers d'humains peuvent survivre avant de lancer une expédition. Le principal désavantage des colonies situées dans l'espace est le manque de matières premières qui devront être importées d'autres planètes ou astéroïdes, leur avantage est l'absence de gravité pour des coûts de transport beaucoup moins onéreux.

Comparé à d'autres emplacements, l'orbite terrestre à beaucoup d'avantages et un inconvénient. Les orbites proches de la Terre peuvent être atteintes en quelques heures alors qu'il faut des jours pour aller sur la Lune et des mois pour atteindre Mars. L'énergie solaire est présente continuellement alors que sur une planète elle n'est disponible que la moitié du temps. L'apesanteur rend la construction de colonies relativement plus facile, les astronautes l'on démontré en déplaçant des satellites de plusieurs tonnes à la main. Enfin la pseudo gravité est contrôlé à n'importe quel niveau selon la rotation de la colonie. Ainsi les zones d'habitation peuvent être à 1g. On se sait pas encore quelle est la gravité minimum pour rester en bonne santé mais 1g permettra assurément une croissance optimum pour les enfants des colons.

Une autre possibilité d'emplacements sont les cinq points de Lagrange Terre-Lune. Bien qu'il faille quelques jours pour les atteindre avec les moyens de propulsion actuels, ils bénéficient d'un accès continu à l'énergie solaire à l'exception de peu fréquentes éclipses. Les cinq points de Lagrange Terre-Soleil n'auront même pas d'éclipse mais seuls L1 et L2 sont atteignables en quelques heures, les autres demandant des mois de voyage. Cependant le fait que les points de Lagrange aient tendance à récolter les poussières et les débris comme les nuages de Kordylewski et requièrent des mesures de stabilisation les rendent moins favorables à l'installation de colonies qu'initialement prévu.

[modifier] Astéroïdes

La colonisation des astéroïdes peut se faire aussi bien sur des astéroïdes géocroiseurs que sur ceux de la ceinture principale. Les géocroiseurs ont l'avantage de s'approcher de la Terre de manière régulière, parfois à l'intérieur de l'orbite lunaire, ce qui signifierait des coûts et temps de transports réduits. L'orbite de ces astéroïdes peut les amener très loin de la Terre, certains à plus de 3 UA de distance.

L'avantage des astéroïdes pour la colonisation est leur matière première abondante en fer, nickel ou eau et leur multiplicité. Leur économie serait donc basée sur l'extraction minière à destination de Mars ou la Lune dont l'approvisionnement serait plus simple et moins cher à cause de leur faible gravité que depuis la Terre, avantage qu'ils partagent avec la planète naine Cérès^[32]. Les cibles potentielles ne manquent pas : on estime à 750 000 le nombre d'astéroïdes supérieurs à 1km de diamètre dans la ceinture principale.^[40]. La colonisation supposera la construction d'une base à leur surface ou plus probablement creusé à l'intérieur de l'astéroïde, ce qui permettrait la construction d'un habitat spatial de grande étendue.

(33342) 1998 WT24 est un bon exemple d'astéroïde géocroiseur économiquement exploitable de par la nature son orbite, ou (433) Éros de par sa composition riche en fer.

[modifier] Au delà du système solaire

La colonisation du système solaire entier prendrait des dizaines ou des centaines d'années et celui-ci ne contient aucune planète aussi hospitalière que la Terre. Il y a des centaines de milliards de soleils dans notre galaxie la voie lactée avec des cibles potentielles pour la colonisation spatiale. Au vu des distances écrasantes entre les étoiles, le sujet commence à dépasser le domaine de la science pour entrer dans celui de la science-fiction. Mais même à ce niveau, des travaux ont été accompli pour explorer les diverses possibilités.

[modifier] Détermination des destinations

Depuis de début des années 1990, nombreuses exoplanètes ont été découvertes (296 au 14 juin 2008), certains systèmes planétaires comprenant de quatre à cinq planètes^[41][42]. La technologie actuelle ne permet de ne détecter que des géantes gazeuses, mais certaines sont située dans la zone habitable de leur étoile, et pourraient posséder des lunes favorable à la colonisation ou pouvant abriter la vie. La recherche d'une planète tellurique comme la Terre est l'objectif des programmes Terrestrial Planet Finder de la NASA et Projet spatial Darwin de l'ESA prévus pour les années 2020. La détermination de l'habitabilité d'une planète sera de la plus haute importance avant de lancer des expéditions dans un lointain futur. Le catalogue HabCat, constitué pour le programme SETI recense 17 129 étoiles pouvant abriter des planètes habitables^[43].

Parmi les meilleurs candidats identifiés jusqu'ici vient l'étoile double Alpha Centauri, une des plus proche de la Terre et qui chacunes peuvent abriter un système planétaire stable^[44]. Alpha Centauri figure au sommet de la liste de recherche du Terrestrial Planet Finder^[45]. Tau Ceti, à environ onze années-lumières a une grande quantité de comètes et d'astéroïdes en orbite autour d'elle qui pourraient être utilisés pour la construction d'habitats humains.

La découverte, le 24 avril 2007, de Gliese 581 c et Gliese 581 d, super-Terres situées dans la zone habitable de leur soleil Gliese 581^[46], à 20,5 années lumières du système solaire, renforce les espoirs de trouver une destination habitable et un jour accessible aux technologies humaines.

[modifier] Transport interstellaire

Un vaisseau interstellaire serait similaire à un habitat spatial mais avec tout un système de production d'énergie et de propulsion. Les concepts proposés en hard science-fiction incluent:

• Vaisseau à génération: Un vaisseau spatial qui voyagerait bien en deçà de la vitesse de la lumière, avec un équipage se renouvelant sur plusieurs générations avant que le voyage ne soit terminé.
• Vaisseau dormant: Vaisseau ou la plupart ou tout l'équipage passe le voyage sous une forme d'hibernation ou d'animation suspendue
• Vaisseau à embryons: Un vaisseau beaucoup plus petit que les 2 premiers transportant des embryons humains congelés sur une exoplanète
• Vaisseau interstellaire utilisant l'énergie de la fusion nucléaire ou l'antimatière pour sa propulsion

[modifier] Justification et controverse sur la colonisation de l'espace

[modifier] Justification

En 2001, le site d'actualité de l'espace SPACE.com a demandé à Freeman Dyson, J. Richard Gott et Sid Goldstein pour quelles raisons des humains devraient vivre dans l'espace. Leurs réponses ^[47] étaient:

• Répandre la vie et sa diversité, l'art, l'intelligence et la beauté dans l'Univers ...
• Assurer la survie de l'espèce Humaine
• Améliorer l'économie et sauvegarder l'environnement, cela incluant :
  • Créer des ressources à partir de centrales solaires orbitales, de l'extraction de sources fissibles sur les astéroïdes et de l'Hydrogène qui compose a plus de 90 pour cent (à l'état pur) certaines planètes du système solaire.
  • Protéger l'environnement terrestre en déplaçant les populations et l'industrie dans l'espace pour limiter leurs impacts sur la Terre.
  • Permettre l'accès aux nouveaux loisirs comme le tourisme spatial.
  • Importer des ressources inépuisables vers la Terre comme l'Hélium 3 sur la Lune pour la fusion nucléaire.

Un autre argument peut être que la colonisation de l'espace permettrait de construire et lancer des vaisseaux beaucoup plus lourds (par exemple, sur la Lune, l'attraction gravitationnelle est 6 fois moindre que sur la Terre). Ainsi, d'immenses télescopes scrutant tout l'univers pourraient être assemblés.

Louis J. Halle, ancien membre du Département d'État des États-Unis d'Amérique, a écrit dans Foreign Affairs ^[48] que la colonisation de l'espace préservera l'humanité dans le cas d'une guerre nucléaire. Dans le même ordre d'idée, le journaliste et écrivain William E. Burrows et le biochimiste Robert Shapiro proposent un projet privé, l'alliance pour le secours de la civilisation dans le but d'établir une sorte de réserve extraterrestre à la civilisation humaine. Ainsi, le scientifique Paul Davies soutient l'idée que si une catastrophe planétaire menaçait la survie de l'espèce humaine sur Terre, une colonie auto-suffisante pourrait "rétro-coloniser" la Terre et rétablir la civilisation. Le physicien Stephen Hawking le souligne également:

« Je ne pense pas que la race humaine survivra les prochains milliers d'années, à moins que nous nous étendions dans l'espace. Il y a trop d'accidents qui peuvent anéantir la vie sur une seule planète. Mais je suis optimiste. Nous atteindrons les étoiles. » ^[49]

Pour lui le fait de laisser confiné la race humaine sur une seule planète la met à la merci de toute catastrophe comme une collision avec un astéroïde ou guerre nucléaire. La colonisation du système solaire ne serait qu'un premier pas avant la recherche d'une autre planète aux conditions aussi favorables que la Terre dans un autre système planétaire autour d'une autre étoile^[50].

Une autre raison importante pour justifier la colonisation de l'espace est l'effort continu d'augmentation des connaissances et des capacités technologiques de l'humanité, qui pourrait avantageusement remplacer des compétitions négatives comme la guerre. La Mars Society déclare par exemple:

« Il faut aller sur Mars, parce qu’il s’agit d’un défi formidable à relever. Les civilisations ont besoin de se mesurer à de tels défis pour se développer. La guerre a longtemps joué ce rôle. Il faut trouver maintenant d’autres motifs de dépassement^[51]. »

Une autre organisation promoteur de la colonisation spatiale est la Planetary Society créé par Carl Sagan.

En 2005, le directeur de la NASA Michael Griffin a rejoint l'opinion exprimée par Werner von Braun à l'époque du programme Apollo, et a identifié la colonisation de l'espace comme le but ultime des programmes spatiaux actuels en disant :

« ...Le but n'est pas juste une exploration scientifique... C'est aussi étendre l'habitat humain en dehors de la Terre comme nous avançons dans le temps... Au long terme une espèce située sur une seule planète ne pourra survivre... Si nous humains voulons survivre pour des centaines, des milliers ou des millions d'années, nous devons peupler d'autres planètes. Aujourd'hui la technologie est telle que cela est à peine imaginable. Nous n'en sommes qu'à l'enfance... je veux dire qu'un jour, et je ne sais pas lequel, il y aura plus d'humains qui vivront en dehors de la Terre qu'à sa surface. Nous pourrons aussi bien avoir des gens qui vivent sur les lunes de Jupiter que d'autres planètes. Nous pourrons avoir des gens construisant des habitats sur des astéroïdes... Je sais que les humains coloniseront le système solaire et un jour iront au delà.^[52] »

[modifier] Controverse

Des opposants à la colonisation de l'espace objectent que la colonisation de l'espace est trop chère et sera un gaspillage de temps. Il n'y a rien dans l'espace pour le moment vraiment nécessaire à l'humanité et la colonisation au delà du système solaire sera infaisable pour encore très longtemps.

[modifier] Coût et retombées technologiques

Pour les opposants à la colonisation de l'espace, l'argument budgétaire pragmatique de "vivre ensemble sur la Terre que nous avons" est important, suggérant que si même la moitié du budget de l'exploration spatiale était dépensé pour améliorer les conditions de vie sur Terre, cela bénéficierait à un plus grand nombre de personnes, au moins sur le court terme. Pour bien envisager un coût global de la conquête spatiale, il faut pour eux évaluer l'impact écologique comme les millions de litres de carburants fossiles déjà brûlés pour propulser les vaisseaux, le coût humain et le coût économique.

Selon eux l'argent public et aussi privé sert à financer des programmes ayant des coûts colossaux. Les avancées technologiques liées à la conquête spatiale paraissent n'être que des technologies ne profitant qu'aux pays les plus développés et aux intérêts économiques les plus influents. Pour le prix Nobel de physique Richard Feynman, la conquête de l'espace n'a apporté aucun progès scientifique majeur^[53].

Les partisans de la colonisation spatiale objectent que le budget spatial serait très surestimé vis à vis de la défense ou de la santé. Par exemple aux États-Unis le 13 juin 2006, le congrès a alloué 320 milliards de dollars à la guerre en Irak en comparaison avec un budget annuel de 15 milliards par an pour la NASA ou de 2 milliards pour créer le télescope spatial Hubble. En d'autres mots la NASA aurait pu fonctionner 21 ans avec le budget de la guerre en Irak. Le budget non dépensé dans l'exploration spatiale ne serait pas assurément bien dépensé d'une façon qui bénéficie à l'humanité, c'est-à-dire non affecté au complexe militaro-industriel ou gaspillé dans d'autre réalisations à court terme.

Ils soulignent que les technologies spatiales ont aidé l'humanité en général : satellites de communication, de météorologie et d'observation de la Terre, GPS interviennent dans la vie quotidienne des terriens et de nombreuses technologies sont ensuite utilisées dans des secteurs très variés de l'industrie et du commerce comme pour l'aéronautique, les énergie renouvelable, le plastiques, les céramiques, etc.

[modifier] Nationalisme

Les opposants à la colonisation de l'espace vont jusqu'à suggérer que la colonisation de l'espace est l'héritier de la colonisation historique, l'idée d'un désir romanesque restant de "pères fondateurs" et de conquête de territoires sur la Terre. L'exploration spatiale permettrait donc de gagner le cœur et l'esprit des électeurs mais pas grand chose d'autre. L'objectif de coloniser l'espace alimenterait même le dogme patriotique de conquête et ainsi renforcerait les sentiments nationalistes au lieu d'aider à unifier la Terre.^{[réf. nécessaire]}

Pour les partisans au contraire, l'humanité dans son ensemble a exploré et conquis de nouveaux territoires bien avant la colonisation, dès la préhistoire. De plus, voir la Terre comme un objet unique et infime à l'échelle cosmique donnerait un profond sens d'unité et d'humilité à ses habitants, ainsi que la compréhension de la fragilité de la biosphère et de l'immatérialité des frontières comme l'a souligné l'astronome et écrivain Carl Sagan dans son livre Un point bleu pâle^[54]. En plus de 40 ans de pratique, la collaboration internationale dans l'espace a montré sa valeur comme effort unificateur.

[modifier] Exploration robotique

Pour les opposants à la colonisation spatiale, les progrès de la robotique et de l’intelligence artificielle rendront probablement la présence humaine dans l’espace totalement inutile. Depuis le dernier voyage d’Apollo sur la Lune (Apollo 17, 1972), toute l’exploration spatiale au delà de l'orbite terrestre est menée par des sondes téléguidées avec une dose croissante d’autonomie.

Pour les partisans de la colonisation, les sondes spatiales sont jusqu'ici finalement assez peu autonomes, et réalisent ce que des opérateurs terrestres leur demandent de réaliser, photographier ou étudier. Et elles ne font que ce pourquoi elles ont été conçues. L'œil humain, la curiosité humaine, la faculté d'étonnement humain ne sont pas des propriétés qu'il sera facile de mettre en équations et de robotiser. Les sondes ne sont pour eux que l'avant garde de l'exploration et la colonisation de l'espace.

[modifier] Colonisation de l'espace dans la science fiction

La colonisation de l'espace est un thème majeur de science-fiction, aussi bien en littérature qu'au cinéma, bande dessinée ou en jeux vidéos. Ce qui suit de prétend pas donner un relevé exhaustif de toutes les œuvres sorties à ce sujet, mais à donner un historique des œuvres considérées parmi les plus innovantes ou les plus connues^[55][56][57].

La première représentation d'une station orbitale en fiction a été faite en 1869 par Edward Everett Hale dans sa nouvelle La lune de brique^[58]. La station décrite est une sphère de 60 mètres de diamètre en briques, lancée par accident avec des personnes à son bord. La colonisation peut être à l'inverse racontée du point de vue des terriens en tant que colonisés. En 1898, H. G. Wells dans La Guerre des mondes raconte l'invasion et la tentative de colonisation de la Terre par des martiens, qui vont jusqu'à modifier l'écosystème terrestre.

Les pulps des années 1920 et 1930 et l'age d'or de la science fiction évoquent la colonisation à différentes époques de l'histoire future de l'humanité. Dans la série des Fondations d'Isaac Asimov, dont l'écriture a été commencé dans les années 1940, la galaxie où aucune civilisation extra-terrestre n'a été découverte est pratiquement entièrement colonisée par l'humanité dans un lointain futur. Cet énorme nombre de colonies rend le maintien d'un empire centralisé difficile, malgré l'utilisation de l'hyperespace pour les voyages interstellaires, et la Terre des origines n'est plus qu'une lointaine légende. En 1950, Ray Bradbury dans Chroniques martiennes raconte la colonisation de Mars par la Terre où les martiens qui sont victimes des maladies humaines finissent par disparaitre.

Dans la saga de Dune de Frank Herbert, dont le premier tome a été écrit en 1965, l'épice qui permet aux navigateurs de faire voyager les vaisseaux entre les étoiles est devenue une matière encore plus importante que le pétrole au 21ème siècle. La galaxie a là aussi été largement colonisée par l'humanité dont le système politique est retombé à un niveau médiéval. L'univers culte de Star Trek (1966-présent), objets de multiples séries télévisées, romans et film, décrit une fédération des planètes unies dont font parti l'humanité et des races extra-terrestre, qui compte en 2373 plus de 150 membres répartis sur 8000 années-lumières. Dans un futur imaginaire beaucoup plus proche de nous et dorénavant uchronique, Arthur C. Clarke dans 2001 : l'odyssée de l'espace et sa version filmée (1968) prévoit l'existence d'une station orbitale gigantesque et d'une base lunaire pour 1999. Dans le troisième volet de la série, il décrit la colonisation des lunes de Jupiter avant 2061. Avec le Cycle de Tschaï (1968-1970), Jack Vance inverse l'idée de colonisation. La Terre aurait été colonisé et l'espèce humaine créé par des extra-terrestres, les explorateurs humains reviendraient sur la planète Tschaï dans leur monde d'origine.

Dans la La Guerre éternelle de Joe Haldeman (1974), l'entrainement des troupes d'élite humaine en 1997 se fait sur Charon. Bien plus tard, certaines colonies du 32ème siècle sont réservées aux humains hétérosexuels alors que l'espèce humaine s'est tournée majoritairement vers le clonage et l'homosexualité. L'épopée de La Guerre des étoiles, dont le premier film est lancé en 1977, montre une espèce humaine ayant colonisée "il y a très longtemps une galaxie très lointaine" au côté de nombreuses races extra-terrestres. Aucune terraformation n'est évoquée, la plupart des planètes colonisées ont une atmosphère respirable et un environements pas plus hostile que les déserts froids au chaud les plus inhospitaliers de la Terre, qui n'est jamais mentionnée. Dans le film Alien - Le huitième passager de 1979, Ridley Scott montre un commerce de minerais existant entre la Terre et ses colonies en 2126. Aliens le retour (1986) de James Cameron évoque l'établissement de colonies terraformées avant 2179 alors que l'humanité à construit autour de la Terre de gigantesque stations orbitales et docks spatiaux.

Outland ...loin de la terre (1981) raconte l'enquête d'un policier sur des ventes de drogue dissimulées par l'administration d'une colonie manière située sur Io. La trilogie d'Helliconia (1982-1985) écrite par Brian Aldiss décrit un monde habitable dont les saisons durent des siècles colonisé par des humains adapté à tout un écosystème et en compétition avec une espèce indigène. A cause d'un virus, la population vit isolée de la Terre qui se contente d'observer les changements de civilisation à l'aide d'une station orbitale. Dans Hypérion (1989) et ses suites, Dan Simmons montre une humanité du 28ème siècle divisé en deux factions colonisatrices en guerre. D'un côté les extros qui sont des humains transhumanistes adaptés à l'impesanteur qui ont colonisé l'espace profond avec des flottes de vaisseaux, stations orbitales, astéroïdes et essaims en sphère de Dyson autour d'étoiles. De l'autre les humains de l'Hégémonie qui ont colonisées des planètes souvent au mépris de leur écologie locale et ont gardé une morphologie classique, mais qui dépendent des intelligences artificielles qui leur ont donné accès à la téléportation. Le jeu de gestion Millennium 2.2 sortit en 1989 est un des premiers à proposer une simulation de la colonisation du système solaire dans les années 2200, après qu'un cataclysme ait rendu la Terre inhabitable.

En 1990 dans Total Recall de Paul Verhoeven, adaptation cinématographique de la nouvelle We can Remember it for You Wholesale de Philip K. Dick, Mars est colonisé en 2084 mais de manière quasi-dictatoriale, des mutants sont apparus à cause d'économies réalisés sur les protections anti-radiation et la population doit payer l'air, comme l'eau ou l'électricité. Un des moyens de gagner jeu de stratégie de 1991 Civilization de Sid Meier était d'être le premier à établir une colonie autour d'Alpha Centauri. Le détail de cette colonisation a lieu dans le jeu de 2001 Sid Meier's Alpha Centauri. Dans la Trilogie de Mars (1992), Kim Stanley Robinson imagine le début de la colonisation de Mars en 2026 et sa terraformation sur une durée de plus de 200 ans. Il évoque également la colonisation d'autres planètes et lunes du système solaire et la description de villes sur Callisto, Mercure, Triton et Vénus.

[modifier] Voir aussi

[modifier] Bibliographie

 : Source utilisée pour la rédaction de l’article.

• (en) Carl Sagan, Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space, 1st edition 1994, Random House, New York, (ISBN 0679438416) (voir Un point bleu pâle)
• (en) Gerard K. O'Neill, The High Frontier: Human Colonies in Space: Apogee Books Space Series 12, 3éme édition 2000, 1ère édition 1977 (ISBN 189652267X)
• (en) Dr Yoki Kondo, John H Moore et collectif, Interstellar Travel & Multi-Generational Space Ships, Apogee Books Space Series 34, 2003, (ISBN 1896522998)
• (en) Robert Zubrin, Entering Space: Creating a Spacefaring Civilization, Tarcher/Putnam, 1999, ISBN 978-1-58542-036-0

[modifier] Article connexes

[modifier] Notes et références

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