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La colonisation de la Lune La Lune, plate-forme d'observation de l'univers (II) Au milieu du XXIIe siècle la Lune sera une plate-forme d'étude et d'observation de l'univers. Du fait que la Lune n'a pas d'atmosphère et est un corps stable et calme, c'est une place privilégiée pour observer l'univers. Les télescopes et tous les instruments installés sur la surface lunaire possèderont de nombreux avantages sur leurs équivalents terrestres. Le niveau d'activité sismique lunaire est plus faible que celui de la Terre. L'absence d'atmosphère permet d'obtenir des images très claires, exemptes de turbulence et sans aucune fenêtre d'absorption spectrale; l'entiereté du spectre électromagnétique est donc accessible à partir de la Lune. Ici un télescope de 2 mètres de diamètre offre une meilleure résolution qu'un télescope de 10 mètres installé sur Terre ! Rappelez-vous les magnifiques images du Télescope Spatial Hubble ou du JWST. La lente rotation lunaire (un jour lunaire dure 708 heures soit 29.5 jours terrestres) signifie que les périodes d'obscurité seront plus longues et mises à profit pour les observations. Même durant la journée lunaire, les objets les plus brillants du ciel restent visibles.
La face obscure de la Lune est protégée en permanence du vacarme électromagnétique produit par nos industries. Ainsi que nous l'avons expliqué, il existe même des régions près des pôles de la Lune qui résident perpétuellement dans l'obscurité. Bien sûr ces régions sont très froides, avec une température de quelques dizaines de degrés seulement au-dessus du zéro absolu mais ces lieux hostiles représentent des "pièges froids" qui pourront être avantageusement utilisés pour refroidir les détecteurs infrarouges. Ainsi, des télescopes installés près des régions polaires de la Lune pourront avoir accès aux deux hémisphères célestes en même temps, équipés de détecteurs infrarouges ultra-sensibles refroidis à vil prix. L'un des projets les plus avancés est le "Lunar Crater Radio Telescope" (LCRT) proposé par le JPL dont la conception est actuellement en phase II du programme NIAC (Innovative Advanced Concepts) de la NASA qui lui accorda un budget de 500000$ pour la recherche et le développement. A
voir : Lunar Crater Radio Telescope (LCRT) on the Far-Side of the Moon
Si le projet est validé et voit le jour, l'antenne parabolique du radiotélescope fera 1 km de diamètre (contre 500 m pour FAST) et épousera la forme d'un cratère de 3 à 5 km de diamètre situé sur la face cachée de la Lune. L'antenne fonctionna au-dessus de 10 m de longueur d'onde (en dessous de 30 MHz). Mais il y a de nombreux défis à relever dont celui des changements de température qui varie entre -173 et +127°C et si sa construction sera confiée à 100% à des robots ou exigera une présence humaine. Nous en saurons un peu plus vers 2023. Bien sûr si l'absence d'atmosphère séduit les astronomes et les physiciens, elle augmente aussi le risque d'impact météoritique. Si on ne peut pas éliminer ce risque, la seule manière de le réduire est d'enterrer les habitats sous le régolite. Ceci dit, depuis que l'homme apprit à voler et d'autant plus en milieu hostile, il sait que le risque zéro n'existe pas. Le grand pas du secteur privé vers la Lune Au cours de ce siècle nous allons assister aux premières initiatives privées concernant la Lune. C'est parfois difficile à imaginer lorsqu'on constate encore aujourd'hui que le lancement des fusées des plus grandes agences spatiales est régulièrement retardé pour des incidents techniques quand elles n'explosent pas en vol. Mais il faut se rappeler que nous avons été sur la Lune à plusieurs reprises et sommes capables d'envoyer des sondes spatiales pesant de plusieurs tonnes aux confins du système solaire. Quand on se donne la volonté d'atteindre un objectif, en général on y arrive.
Si nos ingénieurs n'ont plus l'expertise de leurs pères faute d'avoir eu l'expérience de projets de la taille du programme Apollo, cela ne les empêche pas de préparer les futures missions vers la Lune et les autres corps célestes. Outre l'inititative du président Bush Jr qui demeure encore politiquement incertaine, le 11 août 2005 Eric Anderson, le président de la société "Space Adventures" annonça qu'il envisageait des voyages d'agrément... vers la Lune ! Après avoir permis au milliardaire Dennis Tito et quelques autres "touristes" de s'offrir le luxe de visiter la station ISS pour 20 millions de dollars, en collaboration avec l'agence spatiale russe il propose cette fois un voyage de 8 à 10 jours autour de la Lune avec facultativement une escale dans la station ISS. Prix du billet : 100 à 120 millions de dollars... Après le petit pas d'Armstrong et Aldrin, cette fois on peut réellement dire qu'il s'agit d'un pas de géant pour l'économie du secteur privé. La Lune, enjeu économique du XXIIe siècle Si le XXIe siècle sera vraisemblablement celui des premières initiatives de reconquête de la Lune, professionnelles et privées, on peut prévoir sans trop se tromper qu'au XXIIe siècle, c'est-dire dans moins de 100 ans, la Lune deviendra un enjeu économique. Sous une apparence grisâtre, nous avons vu que son sous-sol cache une véritable mine d'or. Il renferme de grande quantité d'hydrogène, d'oxygène, de fer, de titane et des oxydes métalliques. Il est très probable aussi que l'énergie de l'avenir viendra de la Lune : l'hélium-3 issu du vent solaire y est abondant alors que c’est un gaz rare sur Terre, et en utilisant le deutérium contenu dans l'eau de mer nous pourrons mettre au point des réacteurs à fusion contrôlée, tel le projet ITER. Une énergie propre et sûre pourra ainsi être distribuée durant plusieurs siècles. Plus tard la même opportunité se présentera avec Mars et les astéroïdes; les réserves sont pratiquement infinies.
Au cours du XXIIe siècle ou un siècle plus tard tout au plus, les premières entreprises privées devraient délocaliser sur la Lune. A cette époque, on envisagera sans doute d'installer un propulseur Mass driver sur la Lune ou dans l'espace proche ainsi qu'un ascenseur spatial entre la Terre et la Lune, une idée inventée par Arthur C. Clarke en 1978 dans son roman "Les Fontaines du Paradis". Ce jour là l'univers sera dans le collimateur des industriels. Mais il sera également dans le collimateur des écologistes. Si l'aspect économique de la Lune intéresse plus d'un d'entre nous, il faut savoir que son exploitation minière par exemple entraînera le soulèvement d'une énorme quantité de poussière qui en l'espace de quelques dizaines d'années gêneront les observations scientifiques. Le droit spatial devra probablement être adapté en conséquence et à terme décliné dans un droit particulier consacré aux activités lunaires. Si les industriels et les scientifiques veulent travailler main dans la main, il faudra tout d'abord discuter des nombreuses précautions à prendre pour protéger son environnement. Les discussions risquent d’être houleuses. C'est la raison pour laquelle des avocats spécialisés s'occupent aujourd'hui de définir les droits de chacun sur la Lune et les autres corps célestes. A
voir : Moon
Base, les 10000 premiers jours The Expanse - Season 5 Official Trailer 2001 l'odyssée de l'espace - bande-annonce A consulter : Lovell City, Expanse wiki
Le Traité de l'Espace Peut-on vendre la Lune ? Des milliers de personnes ont acheté des terrains sur la Lune. Mais bien mal leur en prit. Bien que "l'ambassadeur de la Lune" ait reçu un avis favorable de l'ONU, depuis 1984 l'Accord de l'Espace précise que personne ne peut s'approprier un corps céleste. S'il s'agit a priori d'une bonne affaire pour le client (30$ l'acre soit 4 km2), elle l'est surtout pour la société immobilière dont certaines se sont ainsi enrichies de plusieurs millions de dollars en profitant de la naïveté des gens et du flou juridique qui recouvre ce domaine. En effet, ces soi-disant propriétaires n'iront jamais sur la Lune et quand bien même ils y parvenaient, on leur signifierait de toute façon qu'ils ne disposent d'aucun droit de propriété légal. Ils ont été victimes d'une escroquerie ou disons simplement qu'ils sont quelques siècles en avance... Pour la même raison personne ne peut vendre ou acheter un astéroïde, une planète ou même une étoile. Nous ne ferons donc pas de publicité pour ce genre de compagnies. En revanche, chacun est libre de récolter des météorites et de les revendre au plus offrant. Ceci dit, nous verrons à propos de l'exploitation des astéroïdes, qu'en 2015 le Congrès américain vota une loi autorisant les entreprises américaines à posséder et vendre tout matériau extrait de la Lune, des astéroïdes ou de tout autre corps céleste afin de développer l'industrie minière spatiale. De son côté la NASA et l'ESA négocièrent des accords avec des entreprises privées. Le Traité de l'Espace n'est donc plus adapté aux temps actuels et devient donc caduque. Il faudra donc un jour l'amender en tenant compte des souhaits de tous les acteurs, qu'ils soient des scientifiques, des industriels ou des écologistes. Mais nous verrons qu'à long terme - on parle tout au plus de quelques siècles -, cette exploitation incontrôlée du système solaire ne sera pas durable et devra être limitée pour assurer la survie même des générations futures. Une chose est déjà acquise, le Traité de l'Espace des Nations Unies de 1967 interdit l'utilisation des armes nucléaires dans l'espace (mais pas des armes conventionnelles) et l'Accord de l'Espace entré en vigueur en 1984 interdit tout acte hostile ou menace sur la Lune et les autres corps célestes. Des militaires sur la Lune ? Un traité international n'empêche pas une puissance spatiale de tester des armes conventionnelles sur les orbites basses de la Terre (cf. les débris spatiaux). A terme, rien ne l'empêche de tester des armes ou un propulseur d'un nouveau type sur la Lune. Par leur destination, ces missions et ces sites lunaires ont toutes les chances d'être gérés par des militaires. Déjà aujourd'hui, bon nombre d'astronautes sont des aviateurs militaires détachés de leur base ou des ingénieurs militaires ayant quitté l'armée pour travailler pour une agence spatiale. Aujourd'hui, les Etats-Unis disposent d'un corps des Marines dans les trois forces armées et d'une force armée spatiale. La Chine souhaite également consolider son armée et constituer une force armée spatiale. Depuis le début de la conquête spatiale, certaines missions (des mises en orbite de satellites, des programmes photographiques) ont été tenues secrètes car réservées à des projets militaires. De nos jours, SpaceX lance des satellites pour l'armée américaine dont les caractéristiques sont tenues secrètes. Ainsi en 2017 et en 2020, SpaceX lança un drône X-37B fabriqué par Boeing de la taille d'une navette pour le compte de l'USAF qui resta plus de 2 ans en orbite pour tester différents composants. Si on suit cette tendance, même si actuellement le sujet n'est pas à l'ordre du jour, il n'est pas impossible qu'avant la fin du XXIe siècle des Marines spatiaux posent le pied sur la Lune. Pour quoi faire ? Nos descendants auront le temps de leur demander.
Ce scénario a d'ailleurs déjà été traité dans la série "For all Mankind" sur Apple TV+ en 2019 où les astronautes portent des M16 (bien que la faible gravité et les variations de température rendent ces armes inefficaces, sans parler du fait que la poussière lunaire peut les enrayer). On peut en effet fabriquer des armes mécaniques fonctionnant dans le vide et même des fusils-lasers de haute puissance. Les Etats-Unis et la Chine notamment y travaillent. L'espace, un lieu hors-la-loi ? On peut se demander si sur la Lune, les différentes équipes d'astronautes respecteront scrupuleusement les traités et lois terrestres. Après tout, ils sont loin de la Terre et livrés à eux-mêmes. Dans cet environnement hostile et compte-tenu des difficultés des transferts depuis et vers la Terre, personne ne viendra empêcher un astronaute de commettre un acte répréhensible voire malveillant ni le réprimander. Comme le dit l'expression, "La faim fait sortir le loup du bois". Autrement dit, certaines circonstances dont le manque de respect ou l'intérêt conduisent certains à commettre des erreurs ou à enfeindre les règles.
On a déjà constaté que Russes et Américains s'écartaient des règlements à propos des distances entre les satellites artificiels en orbite autour de la Terre ou que les Russes n'hésitaient pas à provoquer des collisions entre satellites un peu trop près de la station ISS. Il y eut une grève à bord de la station Skylab et des sautes d'humeur dans la station ISS sans parler des attitudes déplacées de certains membres d'équipage. En Antarctique, les activités des bases chinoises sont en principe exclusivement scientifiques et les bases sont ouvertes aux visiteurs. Or en pratique, on constate que le secret plane dans les bases chinoises, en violation avec toutes les règles internationales. Les abords des principales bases antarctiques sont pollués et jonchés de poubelles. Pourquoi cette attitude changerait-elle sur la Lune ? Cela risque au contraire de s'aggraver sur la Lune ! Actuellement, les fusées appartiennent à des entreprises privées comme SpaceX. Les équipages et tout le personnel sont payés par SpaceX. Les missions sont planifiées par SpaceX. Qui empêchera une entreprise privée d'imposer ses règles sur la Lune, comme le temps de travail, le rendement, la date de retour sur Terre ou d'autres contraintes ? Près de chez nous, le patron de Ryanair a tenté d'imposer son règlement national aux équipages domiciliés en Europe continentale. Si cette tentative s'est produite ici bas, cela peut aussi se produire sur la Lune. D'un jour à l'autre par exemple, un fournisseur de service envoyant des produits essentiels sur la Lune peut décréter unilatéralement qu'il refuse d'envoyer du ravitaillement ou de rapatrier les équipages si le contrat n'est pas revu à la hausse ou un directeur opérationnel peut exiger que le rendement s'améliore sous peine de ne pas payer les primes extralégales ou d'imposer des contraintes. Qui peut les en empêcher ? A long terme la Lune et tous les astres conquis par les hommes pourraient devenir des lieux hors-la-loi où chaque État et chaque société privée conduirait des recherches en secret ou abuserait de ses droits et où les astronautes seraient soit corvéables à merci soit vivraient comme bon leur semble comme du temps du Far-West. Nous ne vivons pas dans un monde de bisounours, la violence fait partie de ce monde et l'éducation n'est pas un gage de sagesse ou de compassion. Un scénario à la "Outlaw" (2007) pourrait un jour devenir réalité. Le terraforming de la Lune Le principe du terraforming consiste à transformer une lune ou une planète inhabitable en un lieu hospitalier où l'être humain peut vivre sans contraintes particulières. C'est notamment l'idée que certains auteurs voudraient appliquer à Mars sachant qu'elle disposait d'une atmosphère et d'eau il y a 3 ou 4 milliards d'années, qu'il y a de grande quantité d'eau glacée au pôle Nord et sous la surface et qu'aujourd'hui encore, en été les températures sont positives à l'équateur. Mais nous n'avons aucune expérience du terraforming et les différentes études sur le sujet se contredisent sur les chances de réussir un tel projet. Il serait donc plus raisonnable d'acquérir de l'expérience en commençant par coloniser la Lune, ce qui est planifié. Bien qu'on évoque peu le sujet, on peut également appliquer le terraforming à la Lune. Parmi ses atouts, elle reçoit deux fois plus de lumière que Mars et est juste à 3 jours de voyage avec pratiquement aucune interruption des communications. Mais plus important encore, sur le plan financier, des missions vers la Lune ainsi que son exploitation coûteront beaucoup moins chers que d'innombrables et longs voyages vers Mars. Bref, la Lune est un objectif très séduisant. Elle le serait encore plus si nous pouvions la terraformer.
Concrètement comment pourrait-on rendre la Lune habitable ? Pour être précis, on ne parle pas d'une simple base lunaire permanente avec des espaces verts sous serres blindées mais d'une deuxième Terre, à la différence qu'elle sera plus petite. À partir d'un astre stérile et froid et à condition de disposer des ressources adéquates, moyennant une technologie que nous ne possédons pas encore et de lourds investissements, en théorie il est possible de donner à la Lune une atmosphère respirable, suffisamment d'eau à l'état liquide pour former des fleuves, des lacs et des océans, pour faire pousser de la végétation et rendre vie au régolite stérile. Actuellement l'atmosphère de la Lune est insignifiante et représente 10-8 fois celle de la Terre (celle de Mars est dix mille fois plus dense que celle de la Lune mais encore 1000 fois plus faible que celle de la Terre). Pour créer l'atmosphère lunaire, on pourrait bombarder la Lune avec des milliers d'astéroïdes ou comètes glacées, ce qu'on appelle des "icetéroïdes". Ils peuvent même contenir du dioxyde de carbone ou du méthane qui renforcerait l'effet de serre. Mais comme pour Mars, compte tenu de la technologie actuelle il est irréaliste de transporter des milliers d'astéroïdes depuis la Ceinture principale qui est bien trop éloignée. On pourrait juste profiter du passage des comètes et des astéroïdes NEO chimiquement adéquats près de la Terre pour les dévier de leur trajectoire afin qu'ils s'écrasent sur la Lune. Ces impacts rempliraient les cratères et les plaines lunaires d'eau, dispersant dans l'atmosphère le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau et de petites quantités de gaz volatils comme l'ammoniac et le méthane. Comme pour Mars, on peut également envisager de déverser des cyanobactéries (algues) dans l'atmosphère pour augmenter la concentration d'oxygène. L'atmosphère de la Lune devra être protégée du vent solaire qui sinon risque de la balayer en quelques milliers d'années. Il existe plusieurs solutions. La plus simple serait de réactiver la dynamo lunaire. De nos jours, la Lune ne dispose plus de dipôle magnétique. Son noyau est encore chaud (à environ 1400°C) et son manteau est encore fluide mais plus rien ne tourne et le magma est trop froid pour réchauffer la croûte lunaire. Il serait donc possible de relancer la rotation du noyau qui une fois déclenchée entretiendrait un champ magnétique dipolaire qui protégerait son atmosphère et en même temps ses habitants des flux de rayonnements ionisants. Si l'activation de la dynamo ne fonctionne pas, on pourrait installer un immense écran de protection en orbite lunaire (entre la Lune et le Soleil) qui remplacerait le champ magnétique manquant. Si le terraforming démarre comme prévu, les colons pourront passer en parallèle à l'étape suivante et construire de nouvelles infrastructures pour les futurs visiteurs, qu'ils soient scientifiques ou touristes venus profiter de ce nouvel eldorado. Il va sans dire que cette terraformation est un projet à très long terme qui va s'étaler sur plusieurs siècles et exiger la mise en place d'un consortium international représentant les intérêts des agences spatiales et organismes participants. Au bas mot, ce projet offrira du travail à des centaines de milliers de personnes pendant toute leur vie. Il s'agira du premier projet de cette envergure dans l'histoire de l'humanité. Mais sans aucune expérience en la matière, personne ne peut affirmer en démarrant ce projet qu'il aboutira en raison des aléas inévitables qui surgiront, notamment d'ordre politique et financier. Il faut donc prévoir des incitants financiers ou un retour sur investissement dès le démarrage du projet grâce par exemple à des missions parallèles d'exploitation de la Lune au risque de courir à la faillite avant la première pluie. Parmi les conséquences étonnantes de ce terraforming, les mers à présent remplies d'eau réfléchiraient la lumière du Soleil au point que vue de la Terre, la Lune serait 5 fois plus brillante qu'aujourd'hui et afficherait une belle couleur bleutée tachetée de nuages, comme si la Terre se réfléchissait dans le ciel. L'impact des milliers d'astéroïdes donnera également une impulsion à la Lune; plus ils seront nombreux plus sa vitesse de rotation sera élevée, présentant finalement une période de rotation proche de celle de la Terre. D'une révolution synodique qui dure actuellement 29 jours terrestres, le cycle lunaire ne durera plus que 2.5 jours ou 60 heures, intervalle durant lequel on observera toutes les phases de la Lune, une aubaine pour les astrophotographes. Étant donné que la Lune ne tournerait plus au même taux sur son axe, elle ne sera plus gravitationnellement verrouillée avec la Terre, en rotation synchrone. Depuis la Terre, cela signifie qu'on pourra observer la face cachée de la Lune qui sera bien entendu couverte d'océans et de verdure.
Finalement après des générations de travaux et d'investissements, une nouvelle vie pourra alors commencer sur la Lune, le premier astre terraformé par l'homme. Les habitants profiteront des installations des premiers colons établis dans la base lunaire depuis plusieurs siècles et tournant à présent en autonomie totale des ressources terrestres. Grâce aux gaz à effet de serre, la chaleur reviendra sur la Lune avec son lot de nuages et des effets propres aux conditions lunaires. En raison de sa gravité six fois plus faible que sur Terre, les travaux publics et le transport de marchandise seront facilités tout en se rappelant bien que la masse des objets ne changera pas et qu'ils présenteront donc la même inertie que sur Terre. Comme certains astronautes des missions Apollo en firent l'expérience, si vous faites un faux pas et êtes déséquilibré, il sera aussi difficile que sur Terre de ne pas tomber et tout aussi difficile de vous redresser. De même, si vous voulez déplacer un objet massif, comme sur Terre il faudra vaincre son inertie. S'il est en rotation, vous risquez de tourner avec lui. En cas de collision, le choc ne sera pas amorti et la réaction sera aussi violente que sur Terre. Enfin, sur le plan géographique ou touristique, la Lune terraformée vaudra le détour. Les vagues par exemple ne feront pas 1 ou 2 mètres de haut mais atteindront 20 mètres de hauteur, la Lune devenant le hot spot favori des surfers. Les autres sportifs comme les joggers et les parachutistes seront aussi favorisés car sous une aussi faible gravité n'importe qui pourra bondir sans élan à 3 mètres de hauteur et restera suspendu dans l'air durant 4 secondes. La course à pied sera aussi facilitée et on pourra même tenter de courir sur les lacs car la faible pesanteur exigera moins de puissance musculaire. Bref, la Lune deviendra une destination touristique à la mode. Pour plus d'informations List of Missions to the Moon, Wikipédia Le site de Pat Rawlings (illustrations) Lunar Settlements, Haym Benaroya, CRC Press, 2010 Lunar Outpost, Erik Seedhouse, Springer-Verlag NY, 2008 Space Enterprise, Philip Robert Harris, Springer-Verlag NY, 2008 Moon to Mars, A Journey to Inspire, Innovate, and Discover (PDF), NASA, 2004 The Vision for Space Exploration (PDF), NASA, 2004 Vision for Space Exploration, NASA Constellation program, NASA.
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