Comment déplacer la planète Terre ?

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Comment déplacer la planète Terre ?

Est-il possible de déplacer la Terre ?

Dans le film de science-fiction chinois The Wandering Earth (Terre errante), récemment paru sur Netflix, l’humanité tente de modifier l’orbite de la Terre en utilisant d’énormes propulseurs afin d’échapper au soleil en expansion et d’empêcher une collision avec Jupiter.

Le scénario peut un jour devenir réalité. Dans cinq milliards d’années, le soleil manquera de carburant et s’étendra, engloutant très probablement la Terre.

Une apocalypse du réchauffement climatique est une menace plus immédiate. Déplacer la Terre sur une orbite plus large pourrait être une solution et c’est possible en théorie.

Mais comment pouvons-nous nous y prendre et quels sont les défis d’ingénierie pour une terre errante ?

Par souci d’argumentation, supposons que nous visons à déplacer la Terre de son orbite actuelle vers une orbite éloignée du Soleil à 50 %, semblable à celle de Mars.

Nous avons mis au point des techniques pour déplacer les petits corps, les astéroïdes, de leur orbite pendant de nombreuses années, principalement pour protéger notre planète des impacts. Certaines sont basées sur une action impulsive et souvent destructive.

Une explosion nucléaire près ou à la surface de l’astéroïde, ou un «impact cinétique » , par exemple un vaisseau spatial entrant en collision avec l’astéroïde à grande vitesse. Celles-ci ne sont clairement pas applicables à la Terre en raison de leur nature destructrice.

D’autres techniques impliquent plutôt une poussée très douce et continue sur une longue période, fournie par un remorqueur amarré à la surface de l’astéroïde ou par un vaisseau spatial en vol stationnaire à proximité de celui-ci (poussée par gravité ou par d’autres méthodes). Mais cela serait impossible pour la Terre, car sa masse est énorme comparée même aux plus gros astéroïdes.

En fait, nous avons déjà déplacé la Terre de son orbite.

Chaque fois qu’une sonde quitte la Terre pour une autre planète, elle envoie à la Terre une petite impulsion dans la direction opposée, semblable au recul d’un canon. Heureusement pour nous, mais malheureusement pour avoir une Terre errante, cet effet est incroyablement faible.

Le film Terre errante postule qu’on peut déplacer la terre avec d’énormes propulseurs. Un chercheur explique comment on peut le faire.

Le Falcon Heavy de SpaceX est le lanceur le plus performant au monde. Nous aurions besoin de 300 milliards de milliards de lancements à pleine capacité pour parvenir au changement d’orbite vers Mars. Le matériel constituant toutes ces fusées équivaudrait à 85 % de la Terre, ne laissant que 15% de la Terre en orbite.

Un propulseur électrique est un moyen beaucoup plus efficace d’accélérer la masse, en particulier les entraînements ioniques, qui fonctionnent en projetant un flux de particules chargées qui propulse notre terre errante vers l’avant. Nous pourrions pointer et tirer un propulseur électrique dans la direction de fuite de l’orbite terrestre.

Le propulseur surdimensionné doit se situer à 1 000 kilomètres au-dessus du niveau de la mer, au-delà de l’atmosphère de la Terre, mais toujours solidement attaché à la Terre avec un faisceau rigide pour transmettre la force de poussée. Avec un faisceau d’ions lancé à 40 kilomètres par seconde dans la bonne direction, il faudrait toujours éjecter l’équivalent de 13 % de la masse de la Terre en ions pour déplacer les 87 % restants.

Une terre errante naviguant à la lumière

Comme la lumière transporte l’élan, mais pas la masse, nous pouvons également être en mesure d’alimenter en continu un faisceau lumineux focalisé, tel qu’un laser. L’énergie nécessaire serait collectée par le soleil et aucune masse de la Terre ne serait consommée.

Même en utilisant l’énorme centrale laser de 100 GW envisagée par le projet Breakthrough Starshot, qui vise à propulser un engin spatial hors du système solaire pour explorer les étoiles voisines, il faudrait encore trois milliards d’années d’utilisation continue pour réaliser le changement d’orbite de notre terre errante.

Le film Terre errante postule qu’on peut déplacer la terre avec d’énormes propulseurs. Mais la lumière peut également être réfléchie directement du soleil sur la Terre à l’aide d’une voile solaire placée à proximité de la Terre. Des chercheurs ont montré qu’il faudrait un disque réfléchissant 19 fois plus grand que le diamètre de la Terre pour parvenir au changement d’orbite sur un milliard d’années.

Une technique bien connue permettant à deux corps en orbite d’échanger de la vitesse et de modifier leur vitesse consiste à utiliser un passage proche ou une fronde gravitationnelle. Ce type de manoeuvre a été largement utilisé par les sondes interplanétaires.

Par exemple, la sonde Rosetta qui a visité la comète 67P en 2014-2016, au cours de son voyage de dix ans vers la comète, est passée à proximité de la Terre à deux reprises, en 2005 et 2007.

En conséquence, le champ de gravité de la Terre a donné une accélération substantielle à Rosetta, ce qui aurait été irréalisable uniquement avec des propulseurs. En conséquence, la Terre a reçu une impulsion opposée et égale, bien que cela n’ait eu aucun effet mesurable en raison de la masse de la Terre.

 Mais que se passerait-il si nous pouvions réaliser une fronde en utilisant quelque chose de beaucoup plus massif qu’un vaisseau spatial ? Les astéroïdes peuvent certainement être redirigés par la Terre et, si l’effet mutuel sur l’orbite terrestre sera minime, cette action peut être répétée de nombreuses fois pour aboutir à un changement considérable de l’orbite terrestre.

Certaines régions du système solaire sont denses avec de petits corps tels que des astéroïdes et des comètes, dont la masse est assez petite pour être déplacée avec une technologie réaliste, mais avec des ordres de grandeur plus grands que ce qui peut être réellement lancé depuis la Terre.

Avec une conception de trajectoire précise, il est possible d’exploiter ce que l’on appelle le levier Δv: un petit corps peut être sorti de son orbite et ainsi basculer au-delà de la Terre, donnant ainsi une impulsion beaucoup plus grande à notre planète. Cela peut sembler passionnant, mais on a estimé qu’il faudrait un million de passages similaires pour les astéroïdes, espacés les uns des autres à quelques milliers d’années, pour suivre le développement du soleil.

Parmi toutes les options disponibles, l’utilisation de plusieurs frondes astéroïdes semble être la plus réalisable à l’heure actuelle. Mais à l’avenir, il pourrait être essentiel d’exploiter la lumière, si nous apprenions à construire des structures spatiales géantes ou des matrices laser ultra-puissantes. Ceux-ci pourraient également être utilisés pour l’exploration spatiale.

Mais si cela est théoriquement possible et peut-être un jour techniquement réalisable, il pourrait en réalité être plus facile de déplacer notre espèce vers notre voisin planétaire voisin, Mars, qui pourrait survivre à la destruction du soleil. Après tout, nous avons déjà atterri et balayé sa surface à plusieurs reprises.

Après avoir réalisé à quel point il serait difficile de déplacer la Terre, coloniser Mars, la rendre habitable et déplacer la population de la Terre au fil du temps, pourrait ne pas sembler aussi difficile après tout.

 

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