La conquête de l'espace.

Publié le par Miteny

Navez-vous jamais eu envie de partir, de vous évader pour découvrir linconnu à la manière dun explorateur du 15ième siècle ? Moi oui. Seulement, de nos jours, linconnu ne se trouve plus de lautre côté de locéan : il faut aller le chercher loin là-haut dans le cosmos.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

Est-il possible quun jour des hommes puissent avoir lopportunité de visiter un autre système planétaire habité ? Que verraient-ils ?

Pour tenter de répondre à ces questions, jai fait quelques petites recherches (qui nont vraiment que peu de valeur). Le résultat, que je vais vous exposer ici, est encourageant et me permet de mévader en imaginant que dans quelques siècles un de mes descendants pourra partir loin vers les étoiles

Moi, je ne peux pas rêver si je sais que les lois de la physique empêcheront mon rêve de se réaliser un jour. Cest pourquoi jai besoin dune base théorique pour sentir que cest possible, que je ne délire pas. Dailleurs les scénarios futuristes que lon imagine en gardant une certaine rigueur scientifique savèrent souvent bien plus passionnants que ceux issus de divagations moins travaillées.

 

Voyez par exemple la théorie de la relativité restreinte élaborée par Einstein dans les années 1905. Celle-ci permet dexpliquer le fait que, par exemple, la vitesse de la lumière dans le vide soit la même quel que soit le référentiel dans lequel on la mesure. Cette vitesse est, aussi bizarre que cela puisse paraître, une constante.

Une des conséquences de la théorie est que le temps passe différemment selon la vitesse à laquelle on se déplace. Plus on va vite, moins le temps passe vite.

Si lon nomme v notre vitesse (c'est-à-dire celle de lengin dans lequel on se balade), c celle de la lumière dans le vide, et Ta le temps écoulé sur Terre alors que nous étions tranquillement en train de regarder un DVD dune durée Tv dans notre vaisseau spatial lancé à la vitesse v, alors nous avons la relation suivante :

 

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

 


Ta= gamma*Tv    avec  gamma=1/racine(1-v²/c²)

 

 

 

Plus vous allez vite et plus il passe de temps sur Terre pendant que vous êtes devant votre DVD.

 

 

Revenons donc aux équations de la relativité restreinte et prenons quelques exemples numériques issus du graphique précédent.

Imaginons que la durée de notre DVD soit 1 heure (un petit film ou un documentaire). Dans ce premier tableau, la colonne Ta donne en fait la différence entre la durée écoulée dans le vaisseau et celle écoulée sur Terre.

 

v

v/c

gamma

Ta (secondes)

<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />360 km/h

3,34E-07

1,000

2,00E-10

3600 km/h

3,34E-06

1,000

2,00E-08

10 km/s

3,34E-05

1,000

2,00E-06

100 km/s

3,34E-04

1,000

2,00E-04

1 000 km/s

3,34E-03

1,000

0,02

10 000 km/s

3,34E-02

1,001

2,00

 

On peut constater que les effets de la relativité restreinte sont négligeables jusquà 10000 km/s (à peine 0.02 secondes de plus pour une vitesse tout de même gigantesque de 1000 km/s). Or, même cette vitesse est très élevée par rapport à celle quon peut atteindre de nos jours. Je pense que les meilleures fusées vont jusquà 10-20 km/s au maximum.

Pour information, sachez que « à partir de la surface, sil ny avait pas datmosphère, un boulet de canon devrait ainsi être projeté verticalement à la vitesse de 11,2 km/s pour ne plus jamais retomber. » Cest ce quon appelle la vitesse de libération de la Terre.

La Terre tourne autour du soleil à une vitesse de 30 km/s. Ce qui est encore très loin du compte. Mais bon, essayons tout de même d'aller plus vite (par la pensée) et de nous approcher de la vitesse de la lumière.

 

Dans ce second tableau, Ta représente la durée effectivement écoulée sur Terre.

 

v (km/s)

v/c

gamma

Ta

100 000

33,4%

1,061

 1h,04mn

200 000

66,7%

1,342

 1h,21mn

250 000

83,4%

1,812

 1h,49mn

290 000

96,7%

3,945

 3h,57mn

295 000

98,4%

5,615

 5h,37mn

299 000

99,7%

13,762

13h,46mn

 

On saperçoit que les vrais effets relativistes se font sentir pour des vitesses proches de la lumière (laquelle, je le rappelle, ne peut être atteinte). Cest ce quon pouvait voir dans le graphique. A ces vitesses, il est de plus en plus difficile de gagner ne serait-ce qu1 m/s et le temps ralentit de plus en plus vite.

Conséquence : les voyageurs ont en fait limpression daller beaucoup plus vite que la lumière. Lorsque v/c est supérieur à 99%, la valeur de la vitesse apparente (en années-lumière par an) est la même que celle de g. Or g tend vers linfini quand v tend vers c.

 

Prenons un exemple plus concret. Supposons que vous soyez installés dans un engin spatial capable daccélérer aussi longtemps que vous le souhaitez.

Je ne vais pas faire la démonstration mais sachez que votre vitesse en fonction du temps écoulé Tv est donnée par la relation suivante :

 gamma=cosh(g*Tv/c)

                     cosh étant la fonction cosinus hyperbolique.

 

g est laccélération de votre vaisseau. Pour plus de confort, nous la prendrons égal à 10 m/s². Cest, à quelque chose près, laccélération de la pesanteur terrestre. Ainsi, en voyageant, vous aurez les mêmes impressions que sur Terre, et pour peu que vous soyez bien installés, le temps passera agréablement.

 

 

Le tableau suivant donne g en fonction de plusieurs durées Tv.

 

Tv

gamma

2 ans

4

5 ans

97

10 ans

18 645

15 ans

3 600 475

20 ans

695 274 577

 

Les résultats sont, cest le cas de le dire, exponentiels. Ainsi, au bout de 20 ans daccélération (mais 20 ans enfermé), votre vaisseau fendrait lespace à une vitesse apparente de plus de 695 millions dannées-lumière par an. En continuant daccélérer, vous finiriez par faire plusieurs fois le tour de lunivers !

Le bond que vous feriez dans le futur serait vertigineux. Vous pourriez observer lapparition de la vie, le règne et la disparition des dinosaures puis des mammifères en une seule année.

Mais bien sûr, il y a des mais. Le problème principal, cest lénergie.

Désireux de vouloir quitter cette Terre sur laquelle je me sens souvent mal, jai cherché à me documenter sur les moyens de propulsion les plus performants et les plus adaptés à un voyage relativiste.

 

Jai fini par trouver un document de la NASA. Celui-ci ma fourni de précieuses équations.

 


R= (Mp+Mo)/Mo       et     R=(1+ DeltaV/c)/(1-DeltaV/c) le tout à la puissance c/2Ve

 

 

 

 

Mo est la masse utile de notre moyen de transport (c'est-à-dire la masse totale - moteur, partie habitable, vivres, eau recyclable.. - sans le carburant).

Mp est la masse de carburant emporté.

DV est le gain de vitesse que lon peut espérer avec le carburant que lon a emporté.

 

Enfin Ve est la vitesse déjection. Une notion encore floue pour moi, le document de la NASA étant en anglais.

De ce dernier, je nai dailleurs retenu que 3 types de propulsion : « Beamed core », « AIM (Antimatter initiated Microfusion) » et « Plasma core ».

Les 2 derniers utilisent la fusion nucléaire avec un petit peu dantimatière. Le premier est entièrement basé (cest ce que jai compris) sur la réaction entre la matière et lantimatière. Il faut autant dantimatière que de matière, ce qui nest pas le plus petit des problèmes.

Quant à la fusion nucléaire, cest elle qui permet au soleil de fournir tant dénergie. Elle nest pas maîtrisée sur Terre. Par contre, même (et surtout !) non maîtrisée, elle permet à la bombe H dêtre le pire engin de destruction et de mort jamais inventé par lhomme.

 

Publié dans Science.

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miteny 17/06/2005 14:35

Merci. Je tiens néanmoins à te faire lire quelque chose qui te semblera sans doute encore délirant.

http://sanspretention.over-blog.com/article-338008.html

tzenga 17/06/2005 13:41

J'admets !!

J'admets que ta réfexion et tes lectures vont au dela des miennes sur ce sujet !!

J'admets donc que ta description des voyages interstellaire tiens debout.

Je retire ce que j'ai pu dire d'agressif en premier commentaire de ce message !

Mais je ne reprendrais pas la discussion sur dieu si l'on continue de parler de "preuve" !

miteny 17/06/2005 13:27

Non non.
L'accélération ou la déccélération ne change rien! (j'aimerais avoir le lien qui dit le contraire).
La vitesse en fonction du temps est alors donné par gamma=cosh(g*Tv/c), où g est l'accélération du vaisseau.
On a toujours Tv= gamma*Ta

Voici un lien encore plus convaincant:

www.phys.ens.fr/cours/notes-de-cours/jmr/relativite.pdf

La relativité restreinte est en accord avec l'expérience.

tzenga 17/06/2005 12:58

MOI,
Je n'ai pas peur d'admettre que ce sont des notions qui me dépassent...

Même si j'admets aussi les résultats...
Mais je ne les comprends pas !!

Neanmoins...
Le voyage en six jours aller et retour que décrit ton lien. à la vitesse de 99.999999999999999 % de la vitesse de la lumière, ne tiens pas compte des phases d'accélération et décélération nécéssaire au voyage... Or j'ai entendu d'autre théoriciens dirent que ces phases d'accélération/décélération entraine une modification des équations qui solutionne le paradoxe des jumeaux pour que chacun se retrouve sur le quai avec le même age !!!

Car les équations dont tu tiens compte ne valent que pour des mouvement linéaire uniforme, c'est à dire ni accéléré, ni ralenti.

Dans le cas d'un voyage "normal" avec accélération ET freinage... ces équations ne s'appliquent plus !!!

Mais à ce niveau là... tout est une question de FOI.
:-)

miteny 17/06/2005 09:09

C'est d'une très grande simplicité. Le voyageur n'a pas l'impression de "doubler" un proton, ni même d'aller plus vite que la lumière (la lumière va d'ailleurs, de son point de vue, aussi vite que pour nous). Simplement il voyage dans le temps.
Par conséquent, il pourra faire, DE SON POINT DE VUE, de très grandes distances en peu de temps (mais pas du point de vue de l'observateur terrestre).
Tu ne me crois pas ? Lis ça :

http://www.dialogus2.org/EIN/voyagedansletemps.html