Je suis relativement pessimiste quand au critères premiers, tout d’abord ; je te cite:

à la base, un endroit similaire à la Terre en dimensions, masse, température moyenne, champ magnétique et toutes ces sortes de choses…

J’ai essayé de résumer ces standards terrestres :

* Gravité : 0,5 - 2 g.
* Dose annuelle de rayonnement : < 100 milliSievert.
* Pression atmosphérique : 0,5 et 5 atm.
* Pression partielle d'O2 : 0,1 - 0,5 atm.
* Température : -50 et +50°C.
* Présence d’eau en surface ou sub-surface.
* Absence de gaz toxiques.

Pour atteindre les “standards” de la Terre, il faudrait ajouter :
* Systèmes climatiques diversifiés basés sur le cycle de l’eau.
* Océans d’eau liquide.
* spectre stellaire à ~6000 K.
* Écosystème accueillant.

L'écosystème, n'est pas la moindre des préoccupations, mais ce n'est pas celle qui vient en premier. Trouver un corps simplement aussi accueillant que Mars serait déjà très encourageant.

Je propose de classer les cibles planétaires en fonction des conditions offertes pour une vie de surface par l'être humain. On s'intéresse aux planètes telluriques ou à glaces planétaires (type Titan). Le reste (planètes joviennes), est P3+ dans la classification qui suit...

P0 : planète aux standards terrestres. La vie de surface nécessite des vêtements non pressurisés et l’atmosphère est respirable, éventuellement après accommodation. EARTH-LIKE ou Gaïa.

P1 : planète non respirable à pression, température, irradiation et gravité viable (sinon on passe au cas P2), nécessitant un scaphandre non pressurisé et non étanche, de faible régulation thermique, mais avec assistance respiratoire pour enrichir ou filtrer, en tout ou partie, le mélange gazeux. Pas d’exemple dans le système solaire ; le milieu terrestre aqueux de sub-surface constitue une illustration possible de ce que représente un milieu P1.

P2 : planète non respirable, nécessitant un scaphandre intégral pressurisé ainsi éventuellement qu’une régulation thermique lourde, à gravité viable sur la longue durée (plus de 1 an).

On peut éventuellement subdiviser en deux sous catégories :

- P2a : pression très inférieure à 100 kPa, autorisant le port d’un scaphandre autonome de poids apparent compatible avec la marche à pieds sans assistance. MARS-LIKE.

- P2b : pression très supérieure à 100 kPa ou pression viable mais sous température très basse ou très élevée, irradiation forte et autres facteurs physiques rendant le milieu trop contraignant pour autoriser le port d’un scaphandre autonome non motorisé. VENUS ou TITAN-LIKE

P3 : planète non respirable, nécessitant un scaphandre intégral, à gravité non supportable sur la longue durée (trop basse ou trop élevée).

En terme de fréquence, vu que les contraintes vont décroissantes dans cette liste, on peut faire l’hypothèse que P3>P2>P1>P0.

Comme on effectue un choix sur toutes les planètes accessibles à la détection et qu’on devrait atteindre prochainement la quasi exhaustivité dans le proche environnement, la question c’est de savoir quel est le rang de planète le plus favorable (la plus proche de 0) dans l’environnement stellaire. Plus exactement quel est le couple distance-viabilité le plus intéressant.

Il me semble raisonnable de penser que la fréquence des P0 est nulle (on va écrire cela P0=0) et celle des P1 proche de zéro également. Si par chance P1>0 dans l’environnement proche, c’est LA cible qui s’offre à nous et elle est donc à rechercher avec le plus grand soin, P2 (a ou b) est rare mais certainement présente, P3 est certainement majoritaire mais sans intérêt pour y habiter.

La probable absence de P0, la probable rareté voir même absence de P1 forment pour moi la base de la réflexion et fonde en grande partie le concept d’Arche. Je m’avance certes en disant cela, mais on dispose quand même d’éléments bien établis pour rationaliser cela. La Terre elle même, notamment, n’est P0 que depuis peu de temps, géologiquement parlant !

et aucune autres planètes connues (les sept planètes + les gros satellites + ce qu’on connaît d’exoplanetes) n’a semble t’il connu quelque chose d’approchant. L’O2 est structurellement en déséquilibre à cause de sa forte réactivité chimique et nécessite pour se maintenir à ce taux une activité métabolique très particulière. Si tu ajoutes à ces contraintes celle de pression, température, gravité, irradiation… je pense qu’on peut prédire sans trop de risque de se tromper que P0 représente quelque chose de réellement exceptionnel dans la Galaxie. La probabilité d’en découvrir une proche est donc virtuellement nulle. Si par extraordinaire la chance nous souriait, tant mieux, mais je ne pense pas raisonnable de se baser sur une probabilité aussi faible.

Dès lors on est confronté à cela : part-on pour habiter une planète offrant la même habitabilité de la Terre ? En toute probabilité, NON ! Comme tu le fais remarquer, on peut se demander pourquoi partir alors : le “où ?” conditionne le “pourquoi ?”.

Si l’homme est capable d’édifier une structure telle que vivre ici, au sein du système solaire ou vivre dans l’espace interstellaire ou dans un autre système stellaire forme un invariant anthropologique, alors ça redevient possible.

Pour faire le parallèle avec la phrase de Galilée : pour la nation de l’Arche “le mouvement devient comme rien“.

Si cette nation acquiert la capacité à récolter à coût marginal d’immenses quantités de Deutérium ainsi que la capacité à manufacturer une centaine de milliers de moteurs à fusion de conception simple, alors, au bout d’un temps d’accumulation (sur une durée sans doute longue, supérieure au siècle certainement), elle acquerra la capacité de faire le Grand Saut. Ce ne sera pas sous l’effet d’une contrainte mais par le fait que tant qu’à vivre hors de Terre, pourquoi ne pas tenter la grande aventure ? Un projet interstellaire ne peut obéir à mon sens à une nécessité mais à une motivation qui est de l’ordre de l’agrément moral.

Maintenant, vu qu’on recherche quelque chose qui se rapproche le plus possible de P1 (et a fortiori de P0), on recherche quelque chose qui a une probabilité notable d’avoir constitué un écosystème autochtone.  J’aborde brièvement cette question au début et à la fin de l’article.

La question des écosystèmes autochtones possède 2 volets :

* 1e volet : la présence d’un écosystème en tant que contrainte possible pour l’établissement d’une vie humaine en surface :

Et quoique l’astrophysique observationnelle fasse des progrès exponentiels, à quelle échéance peut-on s’attendre à ce que l’observation purement radioélectrique d’un système lointain, situé à des centaines, des milliers ou des dizaines de milliers d’années-lumière nous livre une information si totalement satisfaisante qu’elle autorise à prédire la possibilité de le coloniser “dès l’atterrissage” ? Notamment en ce qui concerne la nature de l’écosystème. Il y a sans doute peu à craindre du très gros (bêtes féroces…) ou du nano (virus, nécessitant un compatibilité des systèmes génétiques). Mais les micro-organismes de types bactériens ou fongiques ne nécessitent pour se développer que d’un substrat organique. En soi le risque reste raisonnable, mais il donne à voir sur le risque global encouru. Tout peut arriver, et tout sera envisagé par les partants de façon bien plus accrue que ne le peut cette réflexion. Une colonie réduite au minimum dans un vaisseau lui-même minimal est livrée pieds et poings liés au moindre imprévu, sans espoir d’aucun secours terrestre, même moral. Or peut-on imaginer plus fertile en imprévus que ce premier trajet hors du système solaire ? Que se passerait-il si les 20 ans prévus se traduisaient par 200 ans de vie confinée ?

* 2e volet : la présence d’un écosystème  en tant que contrainte morale.

Par rapport au Futur, l’objectif colonial va nécessiter une réflexion approfondie de ce qui devra se faire une fois arrivé à destination.

Soit la ou les planètes objectifs présentent des conditions d’existence permettant leur peuplement tête nu, soit elles nécessitent une terraformation. A la première occurrence est associé une probabilité faible, comme on l’a précédemment exposé. Il faut donc plutôt imaginer une vie faite d’allers-retours orbitaux entre l’Arche qui forme un camp de base confortable et la vie de surface en conditions protégées. Une terraformation représente une oeuvre de longue haleine, dont l’échéance dépasse l’existence individuelle et les archonautes revivraient ce qu’on vécu leurs ancêtres qui ont bâtis l’Arche, à cette seule différence que pour les ancêtres la base était une planète et leur horizon futur l’Arche, tandis que pour les arrivants, la base sera l’Arche et l’horizon future, la planète qui devient progressivement habitable

À l’ampleur multiséculaire de la tâche, vient s’ajouter un réel problème éthique, qui se pose dans tout les cas où la planète objectif n’est pas dépourvue de vie : que faire de la vie autochtone ?

Bien entendu, on n’imagine pas coloniser une planète peuplée d’êtres moralement équivalents à l’être humain. Mais si la planète est mûre pour recevoir une forme de vie basée sur la chimie du carbone, alors il est possible, a des degrés divers, que celle-ci ait déjà développé à sa surface ou en sub-surface une vie originale sans continuité avec les formes de vies terrestres que renferment l’Arche. L’idée de stériliser une biosphère apparaît pour le moins monstrueuse. Dans cette hypothèse, il faut imaginer l’existence au sein d’un écosystème mixte.

Pour l’instant, pouvoir se poser ce genre de question me semble un luxe. J’ignore si nous en aurons le loisir. Dans l’article je prends Epsilon Eridani b comme cible (une planète jovienne dont 10% de l’orbite se passe dans l’écosphère de l’étoile, ce qui est déjà beau !), car c’est le plus proche système planétaire connu, basiquement. Si cette planète a des satellites, peut être peut on espérer des P2a ? Et peut-être ne faut-il même pas l’espérer…

La seule exigence absolue qui s’ajoute à la contrainte de proximité est la présence dans le système distant de sources de carburant exploitable pour la fusion (deutérium ou autre).

Gilgamesh a écrit:
Pas bien clair ton dernier post mais en tout cas, tu as raison de maintenir.

Oui, j’ai des problèmes avec le signe “inférieur”. Une dernière tentative :

Et en effet, je maintiens toujours ! Il y a à nouveau une erreur.

Note: ce n’est pas parce que m = 1 que m est négligeable

Tu as écrit :

m2 = m.ev

Nan. On a :

Ce qui conduit à :

Cela correspond au résultat que j’ai obtenu pour une masse m quelconque. On a donc *toujours* une économie de carburant. Et plus on divise, plus on économise. Je vais poster mes résultats dans le forum.

Je n’avais pas pensé à la “vache de secours” (une sorte de saint-bernard, cette vache). Dans la phase d’accélération, la vache de secours peut rattrapper l’arche sans avoir à freiner à condition de partir au plus tard 17 ans après l’arche. Dans les phases suivantes, la “sur-mortorisation” (par rapport à quoi ?) suivie du freinage sont obligatoires.
Par contre je ne vois pas l’intérêt de ralentir l’arche : primo, cela réduirait encore le stock de carburant alors que justement on en a besoin, deuxio, cela obligerai à ralentir également la vache, ce qui couterait un peu plus de carburant, et tertio la durée du voyage serait augmentée, et on a pas vraiment besoin de ça.
En fait, à la limite, il faudrait être capable d’accélérer l’arche. La tangente à la courbe serait alors redressée, ce qui allongerai le délai pour envoyer le réservoir en freinant le moins possible. Mais comme on a plus de carburant… Et puis il est plus économique de freiner une petite vache (voire plusieurs) que d’accélérer une grosse arche.

Au bout du bout, le plus simple serait peut-être d’envisager un système capable de collecter son propre carburant, comme le ramjet de Bussard…
L’article en anglais de WikiPedia expose une alternative au ramjet : “Pre-seeded Trajectory”. Cela revient un peu à diviser le carburant à l’extrême en l’étalant tout au long du trajet. Coule, je viens de ré-inventer la roue

Xavier

Dans la solution “tout en 1″ il faut écrire :

m0 +1 = e2v

Et dans la phase accélératrice

m1+1 =ev

On a pareillement :

m2 = m.ev

soit :

m2=(ev-1)ev

m1+m2 = (ev-1)+ev(ev-1)
m1+m2 = e2v-1
m1+m2 = m0

Si on néglige la masse de structure de la “vache” il est équivalent au plan des masses d’envoyer le carburant à part de la structure habitable.

Pour ce qui concerne la séquence du rendez-vous, je n’avais envisagé que l’hypothèse où la vache précède constamment l’Arche mais effectivement, si on l’envoie après le départ ou si elle se laisse doubler, en partant à basse vitesse et en accélérant continuement, c’est jouable, avec en effet cette difficulté assymptotique à rejoindre l’Arche en phase de freinage.

Le fait que globalement ça ne permet pas d’économiser du carburant nous permet de nous recentrer sur l’intérêt premier de cette réflexion qui est d’envisager les stratégies de secours permettant à l’Arche de surmonter une “crise de l’énergie” par exemple par une perte inopinée d’une grande quantité de carburant en cours de route.

Si on raisonne ‘à perte’, on peut imaginer un “mulet” supermotorisé et capable de freinage cette fois ci, afin d’être en mesure de rejoindre puis d’adapter sa vitesse à la vitesse de l’Arche, que celle ci soit devant ou derrière, selon la stratégie employée.

Si l’Arche est encore en phase d’accélération, il faut être en mesure d’annuler sa vitesse et de la ramener au sein du système solaire. Si l’Arche est en vol libre, il faut être capable de la freiner pour l’amener à vitesse nulle sur la cible.

Pour raisonner cette stratégie, il faut prendre en compte la viabilité du Moyeu, la partie centrale de l’Arche, qui servirait de refuge pour l’ensemble des archonautes en cas de ruine de l’habitacle, d’une perte de carburant ou de puissance moteur interdisant le freinage de l’ensemble de la structure.

A suivre, donc…

a+

J’ai approfondi mes calculs, et malgré ma grande surprise, je maintiens ma version

Il fallait bien sûr lire :

Et donc :

Gilgamesh a écrit:
Cette vitesse propre est stable à l’échelle du millénaire .

xavier a écrit:Je me doutais un peu que ce problème n’en est pas un, mais je me demande comment on peut être sûr que la vitesse propre est stable sur une si longue période, alors que l’on observe cette étoile depuis moins de 50 ans et que les simulations ne sont pas stables/fiables sur de si longues durées (je crois avoir lu ça quelque part…).
.

Les variations de vitesses résultent d’une modification de l’environnement gravitationnel et de rien d’autre a priori.

C’est un domaine que je n’ai pas vraiment approfondis mais connaissant l’état initial des vitesses et des masses environnantes, la dynamique stellaire doit pouvoir se calculer sans trop de mal, sur la base d’un système à N corps.

Telle qu’elle est conçue l’Arche peut de toutes les façons modifier la direction de sa vitesse très rapidement -à l’échelle qui nous intéresse- et la dynamique cible sera étudiée avec beaucoup de soin.

Sinon, tu as levé un lièvre sur ma vache on dirait bien (dans le “tout en 1″ c’est M0+1 et non M0). A priori ça ne change pas les conclusions (dommage, du reste) mais je reviens vers toi après vérif’.

a+

xavier a écrit:
A propos de S1 :

Il faut comparer ce qui est comparable. J’ai fait les calculs pour un voyage non pas vers l’autre bout de la galaxie, mais vers Eridani Epsilon. Sauf erreur (ce qui ne me surprendrait pas) le voyage ne durerait que 4,94 petites années : une promenande de santé. Et le rapport M0-M / M serait de 154 : gérable pour une petit vaisseau prévu pour un voyage de 5 ans, non ? Je sais, il reste les problèmes (insolubles?) liés à l’AM, mais bon, ça change la perspective.

C’est jouable si on dispose d’une vitesse d’éjection de c, oui. Mais c’est loin d’être le cas.

Ci dessous, le ratio (M+m)/m en fonction de la vitesse d’éjection ve/c pour d=10,5 al et tau = 4,93 années, avec arrivée à vitesse nulle.

Comme tu vois c’est très raide ; il faut atteindre de vitesse d’éjection de 0,8c pour voir le ratio des masse baisser en dessous de 1000. Pour l’Arche il est de 0,05 et le ratio des masses pour un trajet relativiste serait de 1e44…

Disons qu’on prenne une vitesse d’éjection de 0,8c soit un ratio de 581.

Disons qu’on embarque 1000 personnes et que la charge de structure par personne soit de 100t/tête, ça nous fait un vaisseau de 100 kt et une masse de carburant de M=58Mt.

L’énergie Mc² de ce carburant correspond en ordre de grandeur à ce qu’on embarque dans l’Arche (6e27 J).

Mais dans le cas de l’Arche, cette énergie intègre l’efficacité de la propulsion et le carburant embarqué est collecté sous forme brute dans le système solaire.

Pour atteindre des vitesse d’éjection relativiste il faut de l’antimatière et la question est c’est de savoir quelle est l’énergie [b]primaire[/b] nécessaire pour générer ce carburant, si c’est de l’antimatière pour moitié. Il faut également intégrer le rendement propulsif qui n’est pas de 1, loin de là. On en revient au débat sur la capacité à synthétiser de l’antimatière et à l’utiliser en masse dans un moteur.

Le choix SI/SII diverge en ce point et c’est la courbe ci dessus qui le résume. Mon propos c’est de dire en gros qu’il est plus facile de collecter 1 tonne de Deutérium et de l’utiliser directement comme propulsif que de générer 1 kg d’antimatière. Surtout que se rajoute à cela la viabilité des système distant, qui fait que le confinement des voyageurs ne dure pas 5 ans, mais bien plus qi on intègre la vie sur une base planétaire.

a+

Gilgamesh a écrit:
Je pressentais que l’idée de fractionner l’alimentation en carburant sur le trajet était une fausse bonne idée, encore fallait-il le démontrer. Nous allons voir cela sur un cas simple.

Je presentais le contraire. Depuis mon précédent message j’ai donc trouvé le courage de me lancer dans les calculs. Après quelques pages froisées, j’arrive à la même conclusion : c’est une fausse bonne idée

Mais pas du tout pour les même raisons. Non seulement le “cas simple” est un peu trop simple. Mais en plus je crois qu’il y a une erreur.

Dans l’equation de Tsiolkowski :

m0 = m.exp(v/ve)

m0 est la masse totale au départ, et non la masse de carburant.

Il aurait donc fallut écrire :

m0 + m = m.exp(v/ve)

Avec m la masse de l’arche à vide et m0 la masse de carburant au départ.

En suivant le même raisonnement, j’obtiens alors :

m1 + m2 = m0 + m.(1 - ev)

Et donc :

m1 + m2 0

Mes propres calculs sont très différents. Je me suis un peu compliqué la vie.

J’ai choisi que mes réservoirs seraient continuement accélérés : pas de freinage.

Gilgamesh a écrit:
il faut dans la partie finale de la trajectoire que la vache rallume ses moteur

Je ne vois vraiment pas pourquoi : une fois que le réservoir à atteint la vitesse prévue au point de rencontre, plus besoin d’accélérer, non ?
Le tout est de prévoir la bonne accéleration afin d’atteindre le point de rencontre à la bonne vitesse.

Graphiquement (le temps en abcisse, la distance parcourue en ordonnée), la trajectoire du réservoir et celle de l’arche doivent avoir une tangente commune : au point de rencontre pour l’arche, et au plus tard au point de rencontre pour le réservoir. C’est la base de ma réflexion. Voici un résumé des résultats, sans formule (je peux les fournir !)

Pour la 1ère phase (accélération) je constate que le réservoir doit nécessairement être expédié après l’arche, et au plus tard à la moitié du moment de la rencontre (le réservoir devra alors être catapulté pour atteindre immédiatement la bonne vitesse). Le dernier réservoir (à récupérer à la fin de la phase d’accélération, à “mi-chemin”) devra être envoyé au plus tard 34/2 = 17 ans après l’arche.

Pour la 2nde phase (la 3ème en fait : le freinage suit la looooongue phase vol libre), c’est un peu plus complexe. Cette phase est dans la continuité de la précédente, mais dans ce cas plus le point de rencontre est proche de la fin du voyage, plus la plage de départ du réservoir doit être avancée. Et même infiniment avancée pour un dernier reservoir qui devrait arriver à vitesse nulle à Eridani. C’est fort peu commode, j’en conviens

Par exemple, un réservoir destiné à être récupéré à la moitié de la phase de freinage devrait être envoyé entre 1930 et 1024 années avant le départ.
A vue de nez, beaucoup trop tôt.

Curieusement, ces résultats ne dépendent que de la durée totale du voyage et (pour la dernière phase) de la durée des phases de propulsion.

Bilan plutôt décevant, donc.
En ce cassant vraiment la tête avec des stratégies complexes on pourrait économiser du carburant, mais à quel point ? Peut-être qu’un simple réservoir à mi-chemin serait la solution à la plus rentable.

Au moins tout cela m’aura un peu dérouillé les méninges )

– Xavier

Gilgamesh a écrit:
Cette vitesse propre est stable à l’échelle du millénaire

Je me doutais un peu que ce problème n’en est pas un, mais je me demande comment on peut être sûr que la vitesse propre est stable sur une si longue période, alors que l’on observe cette étoile depuis moins de 50 ans et que les simulations ne sont pas stables/fiables sur de si longues durées (je crois avoir lu ça quelque part…).

– Xavier