Sciences dessus dessous

Archive de la catégorie ‘Espace’

En soi, la découverte d’une planète orbitant autour de Proxima du Centaure n’est pas une grosse surprise : plus on découvre d’exoplanètes, et on en connaît 3500 maintenant, plus il devient évident qu’elles sont très communes. On estime, m’a dit le «chasseur de planètes» de l’UdeM René Doyon, qu’il y en aurait «au moins entre 1 et 2 par étoile en moyenne».

Mais voilà, Proxima du Centaure n’est pas n’importe quelle étoile. À l’échelle astronomique, c’est littéralement la porte à côté, elle est l’étoile la plus proche de notre système solaire, à 4,25 années-lumières d’ici. Et la nouvelle planète partage plusieurs similitudes importantes avec la Terre, dont la taille (1,3 fois la masse terrestre, ou un peu plus) et le fait qu’elle orbite dans la «zone habitable» de son étoile — juste à la bonne distance de son étoile pour ne pas «tuer» la possibilité théorique qu’il y ait de l’eau liquide à sa surface.

Avant de sabrer le champagne à la santé de la vie extraterrestre, cependant, il faudra s’armer de patience. Pour tout dire, il viendra peut-être (sans doute ?) même un jour où l’on devra se résoudre à chercher d’autres raisons pour le boire mais ça, c’est moins difficile à trouver qu’une exoplanète…

Il y a en effet, a priori, plusieurs raisons de croire que cette planète-là, baptisée Proxima b, n’est pas particulièrement habitable. Son étoile est une naine rouge, qui n’a que 0,15 % de la luminosité du Soleil — et encore, surtout (85 %) dans l’infrarouge. Elle chauffe donc beaucoup moins que la nôtre, si bien que sa zone habitable est extrêmement proche de l’étoile — Proxima b orbite à 0,05 fois la distance Terre-Soleil. Et cette proximité implique deux choses.

D’abord, la planète a subi des effets gravitationnels plus intenses que la Terre, au point où sa rotation et sa révolution sont vraisemblablement «verrouillées», c’est-à-dire que la planète montre toujours la même face à son «soleil», comme la Lune le fait avec la Terre. Si c’est le cas, cela impliquerait qu’un côté est extrêmement chaud et l’autre, extrêmement froid, trop pour supporter la vie.

Il est possible, soulignent les auteurs de la découverte, que la présence d’une atmosphère assez dense puisse redistribuer la chaleur assez également pour que la possibilité d’une vie (toujours très théorique, on s’entend) persiste. Cependant, et c’est le second point, orbiter proche de son étoile est justement une bonne façon de perdre son atmosphère, puisque cela expose la planète à des «vents solaires» très intenses (voir ces photos de Mars, qui perd justement le petit peu d’atmosphère qui lui reste à cause de cela). Ce n’est pas une certitude, remarquez, puisqu’une planète comme Proxima b peut avoir un champ magnétique suffisamment puissant pour la protéger.

Mais il faudra sonder son atmosphère pour le savoir, et cela risque fort de prendre du temps, dit M. Doyon. Plus de détails dans mon papier sur le site du Soleil.

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Jeudi 14 avril 2016 | Mise en ligne à 14h51 | Commenter Commentaires (24)

Pourquoi faire atterrir des fusées en pleine mer ?

Ce n’est pas une «nouvelle neuve», si l’on me permet ce pléonasme inutile, puisque elle date de la semaine dernière. Mais je n’ai pas eu le temps de m’en occuper avant et il y a un petit quelque chose qui manque presque systématiquement dans les articles au sujet de la fusée Falcon-9 et qui mérite que l’on y revienne, je pense.

Comme le montre la vidéo ci-haut, la fusée de l’entreprise Space X (qui appartient au milliardaire du web Elon Musk, fondateur de PayPal) a réussi vendredi la prouesse technique très impressionnante d’atterrir sur une barge en pleine mer après avoir propulsé en orbite un cargo à destination de la Station spatiale internationale. Essentiellement, cela revient à lancer une aiguille à Laval, la faire passer dans un trou gros comme un 10¢ (et encore) au-dessus de la tour de Radio-Canada, puis de la faire se poser debout sur un paquet de cigarette qui flotterait au milieu du Bassin de La Prairie. Retournez ça comme vous voulez, c’est tout un accomplissement.

C’était la cinquième tentative de Space X, les autres s’étant soldé par des échecs ou ayant dû être remis à cause du mauvais temps. L’entreprise avait d’ailleurs baptisé sa barge d’atterrissage : Of Course I Still Love You, non sans humour. L’intérêt de récupérer la fusée qui sert au décollage et amène le deuxième «étage» en orbite (où d’autres manœuvres surviennent avant l’arrivée à destination) est de pouvoir s’en servir de nouveau, et ainsi diminuer les coûts des lancements spatiaux. L’entreprise concurrente Blue Origin, «créature» d’un autre milliardaire du web (Jeff Bezos, d’Amazon), a d’ailleurs réussi son troisième vol-retour avec la même fusée au début du mois, mais dans ce cas, le retour n’est pas aussi délicat, se faisant «dans le confort» de la terre ferme.

Mais… mais alors… pourquoi diable se compliquer la vie en faisant atterrir la fusée au beau milieu de l’océan, sur une barge mobile qu’il faut stabiliser contre vents et marées et coordonner avec la fusée ? C’est l’élément qui, me semble-t-il, manque à la plupart des coupures de presse sur le sujet. La grande majorité se contente en effet de parler des «économies substantielles» qu’il y a à faire revenir la fusée, mais le fait est que ces économies ne se pêchent pas qu’en haute mer, elles peuvent très bien se chasser au sol… Et Space X y a même déjà réussi, fin 2015. Alors…

Alors j’ai fait quelques recherches, et voici ce que j’ai trouvé. D’abord, la partie sûre : il y a une question de vitesse qui est fondamentale dans cette histoire. En toute justice, sans vouloir diminuer ses belles réussites, la fusée de Blue Origin ne fait que surpasser légèrement la limite officielle de ce que l’on appelle «l’espace», soit 100 km d’altitude, puis redescend tout de suite après. Ce faisant, la fusée New Shepard atteint des vitesses d’environ 4500 km/h. Space X, pour sa part, atteint des vitesses nettement supérieure, jusqu’à Mach 10 pour des missions récentes (trois fois les vélocités de New Shepard) et même Mach 30 pour atteindre un orbite géostationnaire (GTO, 35 600 km d’altitude). À ces vitesses, plaide M. Musk, la marge d’erreur à l’atterrissage doit être plus grande.

J’ai aussi lu qu’il pouvait y avoir une question d’économie de carburant et de capacité de transport : si la fusée n’a pas à retourner (lire : «accélérer vers», donc brûler pas mal de carburant) à son point de lancement, alors elle n’a pas à être chargée d’autant de carburant au départ (la barge mobile peut se déplacer, donc elle agit en quelque sorte comme un «réservoir d’essence»), ce qui la rend plus légère et donc capable de soulever de plus grosses charges. J’ai perdu la source à travers le reste, stupid me, mais je ne suis pas parvenu à contrevérifier cette information ailleurs, donc prenons ça comme une hypothèse.

Maintenant, l’argument de la marge de sécurité pour les réentrées atmosphériques très rapides est facile à comprendre, et a priori convaincant. Mais… Si la Station spatiale et/ou son éventuel successeur est la seule destination régulière dans un avenir prévisible, disons de 30 à 50 ans, et puisque la SSI orbite à plus de 100 km, mais est encore très, très loin du GTO (environ 400 km d’altitude seulement), est-ce que la différence justifie la marge de sécurité (et toute la logistique) des atterrissages en pleine mer ? ***** Jeudi, 16h00 : voir l’«ajout» ci-bas. ***** Ou est-ce qu’Elon Musk tient à ces atterrissages compliqués parce qu’il pense déjà à l’avenir, c’est-à-dire au retour vers la Lune et d’éventuels vols habités vers Mars ? Dans ces cas-là, les vitesses de retours seront faramineuses et justifieront amplement la marge de manœuvre d’un atterrissage en pleine mer, mais est-ce qu’on peut vraiment envisager le jour où les vols si lointains deviendront à ce point courants qu’il vaudra la peine de récupérer les fusées ?

Vos opinions là-dessus valent la mienne. Débattez !

AJOUT (16h00) : Un vieux pot du secondaire m’a mis sur la piste de cet article, qui accrédite la thèse de l’économie de carburant et de la charge accrue, et ce tweet d’Elon Musk, qui laisse entendre que que ce n’est pas tant l’altitude qui fait la vitesse maximale atteinte lors d’une mission que le fait de devoir atteindre ou non une orbite stable (ça, effectivement, c’est vachement rapide). Donc a priori, la barge est nécessaire pour toute mission ayant la SSI pour objectif.

Merci, Charles !

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Mercredi 10 février 2016 | Mise en ligne à 13h23 | Commenter Commentaires (29)

Ondes gravitationnelles : en attendant l’annonce…

Un des deux détecteurs du LIGO. (Source : ligo.org)

Un des deux détecteurs du LIGO. (Source : ligo.org)

Or donc, de deux choses l’une : ou bien l’observatoire américain LIGO (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory) a convoqué la presse pour annoncer la toute première détection d’ondes gravitationnelles, chose qu’il a été conçu pour faire ; ou alors il publie un article dans Nature et fait une conférence de presse en simultané avec le labo italien de physique VIRGO (un autre «chasseur» d’ondes gravitationnelles) et le CERN (France/Suisse, découvreur du boson de Higgs) afin d’annoncer… euh… sais pas trop… que les chercheurs ont changé de sorte de café et que le nouveau les fait travailler encore plus fort, ce qui signifie que la découverte tant attendue devrait arriver bientôt.

Blague à part, on va attendre à demain matin, 10h30, avant de parler officiellement d’une détection en bonne et due forme, mais la rumeur court depuis des semaines et commence a avoir été confirmée par un peu trop de sources différentes pour ne pas être a) absolument vraie b) un cauchemar de relations publiques sur le point d’exploser.

Alors histoire de se mettre en appétit pour l’annonce de demain, voici un bref résumé de ce que sont/seraient les ondes gravitationnelles, quelques liens crédibles et pourquoi on veut les détecter.

Premier arrêt : le site de LIGO, qui est extrêmement bien vulgarisé. Essentiellement, quand on dérange un «champ», qu’il soit gravitationnel ou autre, on crée une onde, un peu comme on crée des vagues en lançant des cailloux dans l’eau. Quand on fait accélérer une charge électrique, par exemple, on «dérange» le champ électromagnétique et une partie de l’énergie est transformée en onde électromagnétique — soit des photons, ou de la «lumière», si l’on préfère.

De la même manière, quand une masse accélère, il se crée toujours (à quelques exceptions géométriques près) des «ondes gravitationnelles», des sortes de «vagues» dans l’espace-temps qui déforment la matière en l’allongeant dans un sens et en la comprimant dans l’autre. Ou du moins, c’est ce que prévoit la Relativité d’Einstein, mais comme la gravité est extrêmement faible comparé aux autres forces fondamentales de l’Univers (les autres étant l’électromagnétisme et les deux interactions nucléaires, qui gardent ensemble les particules des noyaux atomiques), ces ondes ont des effets absurdement faibles. Pour deux trous noirs qui orbiteraient l’un autour de l’autre et qui seraient sur le point d’entrer en collision — ce qui est dans les plus grosses orgies de gravitation qui puissent exister — les ondes gravitationnelles vont produire des déplacements de l’ordre du millième de milliardième de millimètre, environ 1000 fois moins que le diamètre d’un proton.

Pour «voir» ce genre d’effets, si le mot n’est pas trop fort, le LIGO utilise deux détecteurs en forme de L de 4 km par 4 km — l’angle droit servant à déceler la compression dans un sens et l’élongation dans l’autre. Les ondes gravitationnelles se déplaçant à une vitesse finie, celle de la lumière, le délai entre les détecteurs (de même qu’avec VIRGO et d’autres détecteurs du même genre) sert à localiser la source dans le ciel.

Dans le cas qui nous intéresse, la source serait une paire de trous noirs qui ont fusionné. Les deux «monstres» astronomiques avaient des masses initiales de 36 et 29 fois celle du Soleil (donc 65 en tout), mais n’avaient plus que 62 masses solaires après la collision, les 3 masses solaires restantes ayant été converties en ondes gravitationnelles.

Encore une fois, on va se garder une petite gêne avant de sabrer le champagne à l’équipe du LIGO (d’autres ont déjà fait des annonces prématurées sur les ondes gravitationnelles, après tout), mais disons que quelle que soit la nature de l’annonce de demain, cela sera très important. S’il s’agit bien d’ondes gravitationnelles, il y a un Nobel qui va suivre, c’est à peu près garanti. D’abord parce que cela nous fournirait une preuve d’une des dernières grandes prédictions de la Relativité qui n’ait pas encore été vérifiées empiriquement. Mais aussi parce que cela nous donnerait une manière encore inédite de scruter l’espace, et qu’avec ce genre de nouvelle fenêtre vient souvent une révolution dans notre compréhension de l’Univers. Songez simplement au fait que le jour où l’on a pointé un récepteur radio vers l’espace, on a mis en branle une mécanique qui a conduit vers la «découverte» du Big Bang… (CORRECTION, 15h00 : on me dit que le rayonnement de fond de l’Univers tombe dans les microondes, pas les ondes radio. Désolé.)

Et si la conférence de presse ne concerne pas l’observation directe d’ondes gravitationnelles, ce sera quand même une annonce importante parce que la découverte d’un café ultraperformant aura un effet certain sur le PIB mondial…

AJOUT (jeudi, 11h30) : C’est confirmé ! Le LIGO a bel et bien détecté des ondes gravitationnelles. On peut visionner la conférence de presse sur le canal YouTube de la National Science Foundation.

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