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Colonisation de l'espace
Conception d'artiste d'un habitat spatial appelé le tore de Stanford, par Don Davis.
Conception d'artiste d'un habitat spatial appelé le tore de Stanford, par Don Davis.

La colonisation de l'espace, aussi appelée installation dans l'espace ou humanisation de l'espace, est le concept d'habitation humaine permanente et auto suffisante dans des lieux en dehors de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...). La première étape est une présence humaine permanente dans l'espace comme c'est le cas avec la station spatiale internationale (La Station spatiale internationale (en anglais International Space Station ou ISS) est un habitat placé en orbite terrestre basse, occupé en permanence par...).

C'est un thème majeur de la science-fiction (La science-fiction, prononcée /sjɑ̃s.fik.sjɔ̃/ (abrégé en SF), est un genre narratif (principalement littéraire et cinématographique) structuré par des...) et de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens...) contemporaine.

Bien que beaucoup pensent à des colonies spatiales sur la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de...) ou Mars, d'autres objectent que les premières colonies seront en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....). Plusieurs groupes de développement de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...), de l'ESA et d'ailleurs ont étudié la faisabilité d'une colonie orbitale. Ils ont déterminé qu'il y avait toutes les quantités nécessaires de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) sur la Lune et les astéroïdes géocroiseurs, que l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du vent. Le règne végétal, dont dépend le règne...) était disponible en grandes quantités et qu'aucune nouvelle découverte scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) n'était nécessaire, bien que des prouesses d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou industrielle.) seraient nécessaires.

L'actuel directeur de la NASA Michael Griffin (Le Dr. Michael Douglas Griffin (né le 1er novembre 1949) est l'administrateur de la NASA depuis le 13 avril 2005. Il a déjà occupé précédemment plusieurs postes importants dont à l'initiative de défense...) a identifié la colonisation de l'espace comme le but ultime des programmes spatiaux actuels en disant :

" ...Le but n'est pas juste une exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) scientifique... C'est aussi étendre l'habitat humain en dehors de la Terre comme nous avançons dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.)... Au long terme une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont...) située sur une seule planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la...) ne pourra survivre... Si nous humains voulons survivre pour des centaines, des milliers ou des millions d'années, nous devons peupler d'autres planètes. Aujourd'hui la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) est telle que cela est à peine imaginable. Nous n'en sommes qu'à l'enfance... je veux dire qu'un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...), et je ne sais pas lequel, il y aura plus d'humains qui vivront en dehors de la Terre qu'à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...). Nous pourrons aussi bien avoir des gens qui vivent sur les lunes de Jupiter que d'autres planètes. Nous pourrons avoir des gens construisant des habitats sur des astéroïdes... Je sais que les humains coloniseront le système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre...) et un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...) iront au delà. " [1]

Colonisation de l'espace
  • Points de Lagrange
  • Mercure
  • Vénus
  • Terre
    • Lune
  • Mars
  • Astéroïdes
    • Cérès
Système solaire externe
  • Jupiter
    • Europa
    • Callisto
  • Saturne
    • Titan (Cliquez sur l'image pour une description)
  • Objets transneptuniens
Autres
  • Habitat spatial (Un habitat spatial, aussi appellé colonie spatiale ou colonie orbitale, est une station spatiale qui est une installation permanente plutôt qu'un relais orbital ou autre installation spécialisée. Ce pourrait être une...)
  • Megastructures orbitales
  • Orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite naturel de la Terre, est située sur une orbite terrestre. Les satellites artificiels sont...)

Méthode

Construire des colonies dans l'espace demandera de la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le...) d'œuvre, de la nourriture, des matériaux de construction, de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), des transports, des communications, un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...) viable incluant gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) et protection contre les radiations. Une colonie sera possiblement située de manière à favoriser l'accès à ces ressources.

Matériaux

Les colonies sur la Lune et Mars pourront utiliser les ressources locales, bien que la Lune ait des quantités insuffisantes d' hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) et d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de...) mais beaucoup d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) et de métaux. Pour les colonies orbitales, lancer des matériaux depuis la Terre serait très cher, aussi les matières premières viendraient de la lune ou des astéroïdes géocroiseurs, Phobos, ou Déimos où les forces gravitationnelles sont très inférieures, ou il n'y a ni atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), ni biosphère (La notion de biosphère désigne à la fois un espace et un processus auto-entretenu (jusqu'à ce jour et depuis plus de 3 milliards d'années) sur la planète Terre, et qu'on ne connait que...) endommageable. Les astéroïdes géocroiseurs contiennent de grandes quantités de métaux, oxygène, hydrogène et carbone. Ils contiennent également un peu d'azote mais pas suffisamment pour éviter un approvisionnement depuis la Terre.

Énergie

L'énergie solaire est abondante et fiable en orbite terrestre et est communément utilisé par les satellites aujourd'hui. Il n'y a pas de nuit dans l'espace, pas de nuages et pas d'atmosphère pour bloquer la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) du soleil (Soleils est une association à but humanitaire implantée sur le campus de Supélec (École Supérieure d'Electricité).).

L'énergie solaire disponible en watt (Le watt (symbole W) est une unité dérivée du système international pour la puissance. Un watt est la puissance d'un système énergétique dans lequel une énergie...) par m2 à n'importe quelle distance d, du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...) peut être calculée par la formule E = 1366/d2, où d est mesuré en unité astronomique (L’unité astronomique (symbole ua) correspond approximativement à la longueur du demi-grand axe de l’orbite terrestre. Historiquement, les mesures astronomiques se résumaient à des mesures géométriques, et ne permettaient...).

Particulièrement en apesanteur, la lumière solaire peut être utilisée directement avec des fours solaires faits de toiles métalliques ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique collectif...) légères qui génèrent des températures de plusieurs milliers de degrés ou pour réfléchir la lumière solaire sur des cultures, le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) pour un coût quasiment nul.

De grandes structures seront nécessaires pour convertir l'énergie solaire en électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la...) pour les pionniers. Sur Terre la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient...) de consommation des pays développés (Les pays développés à économie de marché (PDEM) sont des pays dont la majorité de la population accède à tous ses besoins vitaux ainsi qu'à un certain...) est de 2-6 kilowatts par personne (ou 10 mégawatt-heures par personne et par an), les besoins dans l'espace seront sûrement bien plus grands..[2])

L'énergie pourrait même être un produit d'export pour les colonies spatiales en utilisant des rayons de micro-ondes à destination de centrales solaire orbitales ou de la Lune.

La Lune a des nuits de deux semaines mais il existerait des zones situées aux pôles lunaires avec un ensoleillement permanent. Mars est plus loin du soleil et subit parfois des tempêtes de poussières qui atténuent un peu l'intensité de son rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.). Néanmoins, son atmosphère filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) moins le rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend des ondes décamétriques aux rayons gamma en...) que celle de la Terre, ce qui permet d'espérer une exploitation de l'énergie solaire avec une efficacité du même ordre, avec de plus une plus grande régularité d'ensoleillement.[3]

L'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) resterait donc une alternative pour une énergie continue sur ces corps célestes, mais aucun minerai d'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que le molybdène ou l'arsenic, quatre fois moins...) n'ayant encore été détecté, il faudrait apporter la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe...) première depuis la Terre.

Une des grandes difficulté de l'utilisation de l'énergie solaire thermale ou de l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) dans des environnements avec peu ou pas d'atmosphère sera de disperser l'inévitable chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) générée du cycle de carnot (En thermodynamique, le cycle de Carnot est le processus cyclique réversible de la machine de Carnot. Cette machine produit du travail (c'est un moteur) à partir de deux sources de chaleur de température différentes. Un...). Cela requerrait de grandes surfaces radiateur pour disperser la chaleur.

Transport (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre.)

Accès à l'espace

Le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal...) jusqu'à l'orbite terrestre et au-delà est un facteur limitant pour la conquête spatiale. Du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) financier, le coût d'un lancement actuel est très élevé : de 4 000 à 24 000 euros par kg pour accéder à une orbite basse (L'orbite terrestre basse (Low Earth orbit, LEO, en anglais) est un type d'orbite terrestre situé entre 350 et 1 400 kilomètres d'altitude. On considère généralement que l'orbite basse est comprise entre l'atmosphère et la...). Pour envoyer un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par...) de 100 tonnes dans l'espace (on parle de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) utile), il faut construire une fusée (Fusée peut faire référence à :) gigantesque avec notamment de grands réservoirs pour stocker le carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) et le comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un combustible. Le principal comburant est le dioxygène.). Exemple d'une telle fusée : la Saturn V (Saturn V est le nom de la fusée spatiale qui a été utilisée par la NASA pour les programmes Apollo et Skylab entre 1967 et 1972, en pleine course à l’espace entre Américains et Soviétiques.) du programme Apollo (Le programme Apollo est le programme spatial de la NASA mené durant la période 1961 – 1975 qui a permis aux États-Unis d'envoyer pour la...).

Depuis près de 50 ans, le principe des fusées est resté le même et personne n'a réussi à révolutionner le domaine, malgré de nombreux efforts de la part des ingénieurs des agences spatiales. Pour coloniser l'espace, des véhicules bien plus économiques aussi bien d'un point de vue financier qu'environnemental (il y aurait des milliers de lancements) seront nécessaires. Une solution serait les avions spatiaux hypersonique (En aérodynamique, les vitesses hypersoniques sont des vitesses qui sont hautement supersoniques. En général, on considère que ce régime d'écoulement est atteint à partir d'un...) en développement par la NASA ou d'autres organisations aussi bien publiques que privées. Il y a aussi des projets au très long terme pour construire un ascenseur (Un ascenseur est un dispositif mobile assurant le déplacement des personnes (et des objets) en hauteur sur des niveaux définis d'une construction.) spatial.

Transports dans le système solaire

Des moyens de transport utilisant des ressources extérieures à la Terre pour la propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie...) réduiraient les coûts de manière significative. Des carburants expédiés depuis la Terre coûteraient bien trop cher même avec les innovations ci-dessus. D'autres technologies comme la propulsion captive (La propulsion captive utilise de longs câbles très résistants (connus sous le nom de longes) pour changer l'orbite de vaisseaux spatiaux. Ce système à...), le VASIMR, le moteur ionique (Un moteur à ions est un moteur qui produit sa force de propulsion en projetant des ions à très haute vitesse.), la fusée solaire thermique (Une fusée solaire thermique est une forme de propulsion spatiale qui utilise l'énergie solaire pour chauffer directement une masse de réaction, et donc ne nécessite pas de générateur électrique comme la plupart des autres formes de propulsion à...), la voile solaire (Une voile solaire ou photovoile est un dispositif de propulsion utilisant la pression de radiation émise par les étoiles pour se déplacer dans l'espace à la...) et la propulsion nucléaire thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en...) peuvent tous potentiellement réduire le problème des coûts de transport une fois dans l'espace.

Sur la Lune, une possibilité bien étudiée est de construire une catapulte électromagnétique (Une catapulte électromagnétique est une méthode de propulsion spatiale qui utilise un moteur linéaire pour accélérer des charges à haute vitesse. Sur son principe,...) pour lancer les matières premières aux installations. Un ascenseur spatial lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) pourrait être utilisé (contrairement à l'ascenseur spatial terrestre, l'ascenseur lunaire peut être construit avec des technologies existantes).

Communications

Comparé aux autres besoins, la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi que...) est facile pour l'orbite terrestre ou la Lune. La plupart des communications actuelles passent déjà par satellite (Satellite peut faire référence à :). Les communications radio ou téléphonique avec Mars et au delà souffriront de retards dus à la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme...) tout comme les autres moyen de communication comme les e-mails ou les courriers vocaux.

Habitabilité

Les colons auront besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les...) d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions...), d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), de nourriture, de gravité et d'une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) adéquate pour survivre de longues périodes. Sur Terre, la grande et complexe biosphère fournit tout cela. Dans les installations spatiales, un système relativement réduit et en circuit fermé devra recycler tous les ingrédients nécessaire à la vie (La vie est le nom donné :) sans aucune panne possible.

Le plus proche système de support de vie actuel est sûrement celui du sous-marin nucléaire (Un sous-marin nucléaire peut être soit :). Il utilise des systèmes mécaniques pour subvenir aux besoins humains pendant des mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) sans faire surface. Cependant ces sous-marins relâchent du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la...), bien qu'ils recyclent l'oxygène. Le recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux...) du CO2 a été envisagé en littérature en utilisant la réaction de Sabatier ou la réaction de Bosch.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité...) Biosphère II (Biosphère II est un site expérimental construit pour reproduire un système écologique artificiel clos. Elle se trouve dans le désert de l'Arizona et elle fut...) en Arizona a montré qu'une biosphère petite, complexe, confinée et artificielle pouvait supporter huit personnes pour au moins un an, bien qu'il y ait eu de nombreux problèmes. Après un an il a fallu que la mission qui devait durer 2 ans se réapprovisionne en oxygène ce qui laisse fortement supposer qu'ils ont approché une saturation atmosphérique.

La relation entre des organismes, leur habitat et un environnement extra-terrestre peut être :

  • Organismes et habitats complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) isolés de l'environnement (par exemple : biosphère artificielle, Biosphère II, système de support de vie)
  • Changer l'environnement pour qu'il devienne un habitat viable (Terraformation)
  • Changer les organismes pour qu'ils deviennent adaptés à leur environnement, c’est-à-dire intégrer l'habitat aux organismes (voir aussi Génie génétique (Le génie génétique (ou ingénierie génétique) est un ensemble de techniques, faisant partie de la biologie moléculaire et ayant pour objet l’utilisation des connaissances acquises en...), Transhumanisme, Cyborg)

Les expériences ont montré que les systèmes de support de vie basés sur les plantes sont très inefficaces quant à l'utilisation de l'énergie ; environ 1 à 3% d'efficacité énergétique (En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le rapport entre ce qui peut être...) est commun, ce qui signifie que 97-99% de l'énergie lumineuse fournie à la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont, avec les autres...) fini en chaleur et a besoin d'être dissipée pour éviter de surchauffer l'habitat.

Une combinaison (Une combinaison peut être :) des technologies ci dessus est également possible.

Protection contre les radiations

Les rayons cosmiques et le rayonnement solaire sont assez énergétiques. De manière générale, ils endommagent les cellules de tous les organes à différents niveaux. A faible dose, il n'y a pas de danger, les cellules mortes sont naturellement remplacées par de nouvelles cellules, comme lors d'un traumatisme (Un traumatisme est un dommage de la structure ou du fonctionnement du corps ou du psychisme. Il peut être dû à un agent ou à une force extérieure, de nature physique ou...) local. Néanmoins, à force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) de subir le rayonnement, la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un...) de dysfonctionnement d'un organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est généralement...) (typiquement le cancer) augmente avec le temps, de façon analogue au tabagisme (Le tabagisme est le fait de consommer du tabac, produit manufacturé élaboré à partir de feuilles séchées de plantes appartenant à la famille des Solanacées et...). De plus, des éruptions solaires créent des niveaux de radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple :...) plus importants parfois mortels.

Pour protéger la vie, les installations devront être entourées de suffisamment de matière pour absorber les radiations. Cela peut être fait aisément sur la Lune, Mars ou les astéroïdes en utilisant le régolite local. Les sorties en dehors de la base seront limitées à des durées raisonnables, en évitant de les cumuler tout au long de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.).

Enfin, on peut noter qu'au niveau de l'orbite terrestre correspondant à la ceinture de Van Allen (La ceinture de radiations de Van Allen est une zone toroïdale de la magnétosphère terrestre entourant l'équateur magnétique et contenant une grande densité de...), les radiations sont trop importantes et ne permettent pas d'établir une base habitée.

Autoreproduction

L'autoreproduction est optionnelle mais beaucoup pensent qu'elle sera indispensable parce qu'elle permet un développement beaucoup plus rapide des colonies tout en éliminant les coût et la dépendance pour la terre. Il pourrait même être dit que l'établissement d'une telle colonie serait le premier acte d'autoreproduction de la Terre.

Des formules intermédiaires incluent des colonies qui ont seulement besoin d'informations de la part de la Terre (science, ingénierie, divertissement, etc.) ou des colonies qui auront seulement besoin de de fournitures légères comme des circuits intégrés, des médicaments, de l'ADN ou des outils spécifiques.

Voir aussi: Sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est...) von Neumann, Machine auto-reproductrice, Nanotechnologie (Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l'ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures, de dispositifs et de systèmes matériels à...) moléculaire

Taille de la population

En 2002, l'anthropologue John H. Moore a estimé qu'une population de 150 à 180 individus autoriserait une reproduction normale pour 60 à 80 générations soit 2000 ans.

Une population beaucoup plus petite de par exemple deux femmes serait viable aussi longtemps que des embryons humains apportés de la Terre sont disponibles. L'utilisation d'une banque du sperme (Le sperme est un fluide organique animal expulsé du corps lors de l'éjaculation contenant les spermatozoïdes. Sécrétés par les organes sexuels mâles, les spermatozoïdes...) permettrait également une population initiale plus faible avec une consanguinité (La consanguinité est le fait que deux individus, ayant une parenté assez étroite se reproduisent entre eux et obtiennent une descendance. La consanguinité peut être plus ou moins forte selon que, si on prend...) négligeable.

Les chercheurs en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants (ou...) ont tendance à adopter la règle du "50/500" émise par Franklin et Soule. Cette règle dit qu'une population de base (Ne) de 50 est nécessaire à court terme pour éviter un niveau inacceptable de consanguinité, alors qu'au long terme une population Ne de 500 est nécessaire pour maintenir une bonne diversité génétique (La diversité génétique est une caractéristique décrivant le niveau de variétés des gènes au sein d'une même espèce (voire...). La recommandation (Les industries ne fonctionnent pas correctement sans normes garantissant l'interopérabilité, des organismes crées pour, promulguent des recommandations, qui si elles sont suivies deviennent des normes ou...) Ne = 50 correspond à une consanguinité de 1% par génération ce qui est la moitié du maximum toléré par les éleveurs contemporains d'animaux domestiques. La valeur Ne = 500 essaye d'équilibrer le taux de gain de variation génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) lié aux mutations avec le taux de perte dû à la dérive génétique.

La taille effective de la population Ne dépend du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'hommes Nm et de femmes Nf dans la population selon la formule :

N_e = \frac{4 \times N_m \times N_f} {N_m + N_f}

Lois et lois fiction

Les citoyens de l'espace international seraient soumis au droit international public (Par exemple la Lune est res communis). Dans le futur il pourra y avoir la double nationalité (nationalité terrestre et nationalité lunaire).

Voir Traité de l'espace.

Emplacement

L'emplacement des colonies est un point de controverse fréquent entre les promoteurs de l'espace.

Les emplacement de colonies peuvent être :

  • Sur une planète, un satellite naturel (Un satellite naturel est un objet qui orbite autour d'une planète ou d'un autre objet plus grand que lui-même et qui n'est pas d'origine humaine, par opposition...) ou un astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la...)
  • En orbite autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit...) de la Terre, du soleil ou autre objet céleste (Un astre, ou objet céleste est un objet de l'Univers. Les règles d'accès et d'utilisation de ces corps sont régies par le droit de l'espace.) ou sur un point de Lagrange (Un point de Lagrange (noté Li), ou point de libration, est une position de l'espace où les champs de gravité de deux corps en orbite l'un autour de...)

Emplacement planétaire

Les promoteurs de la colonisation planétaire citent les emplacements suivants:

Mars

Voir Colonisation de Mars (Mars est le centre de nombreuses études à propos de futures colonies. C'est la planète la plus facile à atteindre depuis la Terre en termes d'énergie et de...)

Voir aussi: Exploration de la planète Mars, Terraformation de Mars

Mercure

Voir Colonisation de Mercure

Vénus

Voir Colonisation de Vénus

Voir aussi: Terraformation de Vénus

Géantes gazeuses

Il pourrait être aussi possible de coloniser Saturne, Uranus et Neptune avec des villes flottantes dans leur atmosphère. En chauffant des ballons d'hydrogène, de grandes masses pourraient être suspendues permettant une ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent être à moins de 200 m chacune, par opposition aux...) avec une gravité terrestre. Jupiter serait moins disposée à une colonisation à cause de sa haute gravité, de sa vitesse de libération (La vitesse de libération (aussi appelée vitesse d'évasion, vitesse parabolique, vitesse de fuite, ou vitesse d'échappement, en anglais escape velocity) d'une planète est la vitesse qui, si elle est impartie à...) élevée et ses radiations.

Ces colonies pourraient exporter de l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau...) 3 qui sera très demandé par les réacteurs à fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la...) s'ils deviennent un jour opérationnels.

Emplacement sur des satellites naturels

La Lune

Voir Colonisation de la Lune

Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...), Ganymède, Titan

Voir Colonisation du système solaire externe

Phobos et Déimos

Phobos possède peut-être de l'eau sous la forme de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.). Grâce au bas delta-v nécessaire pour rejoindre la Terre, cela permettrait de livrer du carburant et d'autres matériaux à la zone Terre-Lune mais aussi aux transports autour du système martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue, les martiens,...). Ceci rend ces emplacements avantageux d'un point de vue économique, car ils sont aisément atteignable depuis les reste du système solaire et et qu'ils ont potentiellement de grandes ressources énergétiques.

Phobos et Déimos eux même sont probablement adaptés pour la production d'habitats spatiaux ou pour établir une colonie.

Emplacement dans l'espace

Habitats spatiaux

Voir Habitat spatial

Voir aussi: Megastructures orbitales

Orbite terrestre

Comparé à d'autres emplacements, l'orbite terrestre à beaucoup d'avantages et un inconvénient :

Les orbites proches de la Terre peuvent être atteint en quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) alors qu'il faut des jours pour aller sur la Lune et des mois pour atteindre Mars.

L'énergie solaire est présente continuellement alors que sur une planète elle n'est disponible que la moitié du temps. L'apesanteur rend la construction de colonies relativement plus facile, les astronautes l'on démontré en déplaçant des satellites de plusieurs tonnes à la main.

Enfin la pseudo gravité est contrôlé à n'importe quel niveau selon la rotation de la colonie. Ainsi les zones d'habitation peuvent être à 1g, alors que la Lune ne permet qu'1/6g et Mars 1/3g. On se sait pas encore quel est la gravité minimum pour rester en bonne santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) mais 1g permettra assurément une croissance optimum pour les enfants des colons.

Le principal désavantage des colonies orbitales est le manque de matières premières qui devront être importées de la Lune ou des astéroïdes géocroiseurs qui ont toutes les matières premières nécessaires à l'exception de l'azote.

Points de Lagrange

Une autre possibilité sont les cinq points de Lagrange Terre-Lune. Bien qu'il faille quelques jours pour les atteindre avec les moyens de propulsion actuels, ils bénéficient d'un accès continu à l'énergie solaire à l'exception de peu fréquentes éclipses

Les 5 points de Lagrange Terre-Soleil n'auront même pas d'éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme une planète ou un...) mais seuls L1 et L2 sont atteignables en quelques heures, les autres demandant des mois de voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est...).

Cependant le fait que les points de Lagrange aient tendance à récolter les poussières et les débris et requièrent des mesures de stabilisation les rendent moins favorable à l'installation de colonies qu'initialement prévu.

Les Astéroïdes

Voir Colonisation des astéroïdes

Au delà du système solaire

La colonisation du système solaire entier prendrait des centaines ou des milliers d'années. Il y a des milliards de soleils avec des cibles possibles pour la colonisation spatiale. Ce sujet commence à dépasser le domaine de la science pour entrer dans celui de la science-fiction. Même à ce niveau, des travaux ont été accompli pour explorer les diverses possibilités.

Vaisseau interstellaire

Un vaisseau coloniste interstellaire serait similaire à un habitat spatial mais avec tout un système de production d'énergie et de propulsion. Les concepts proposés en hard science-fiction incluent:

  • Vaisseau à génération: Un vaisseau spatial qui voyagerait bien en deçà de la vitesse (On distingue :) de la lumière, avec un équipage se renouvelant sur plusieurs générations avant que le voyage ne soit terminé.
  • Vaisseau dormant (Dormant): Vaisseau ou la plupart ou tout l'équipage passe le voyage sous une forme d'hibernation (L’hibernation est un état d’hypothermie régulée, durant plusieurs jours ou semaines qui permet aux animaux de conserver leur...) ou d'animation (L'animation consiste à donner l'illusion du mouvement à l'aide d'une suite d'images. Ces images peuvent être dessinées, peintes, photographiées, numériques, etc.) suspendue
  • Vaisseau à embryons: Un vaisseau beaucoup plus petit que les 2 premiers transportant des embryons humains congelés sur une exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour...)
  • Vaisseau interstellaire utilisant l'énergie de la fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires appliquées. Il ne faut pas...) ou l'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe « anti- » signifie que l'antimatière...) pour sa propulsion

Exemple de destination

L'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) Tau Ceti, à environ onze années-lumières a une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de comètes et d'astéroïdes en orbite autour d'elle qui pourraient être utilisés pour la construction d'habitats humains.

La découverte, le 24 avril 2007, d'une planète similaire à la Terre dans le système de Gliese 581, situé à 20,5 années lumières du système solaire, renforce les espoirs de trouver un jour une destination habitable et accessible aux technologies humaines.

Analogies terrestres aux colonies spatiales

Voir Biosphère II.

Beaucoup d'agences spatiales ont construit des centres d'essais qui étaient destinés pour les vols spatiaux habités de longue durée mais aucun pour la colonisation.

Des stations de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) en environnements hostiles comme la base Amundsen-Scott en Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est entouré de l'océan Austral (ou océan Antarctique) et bordé...) ou celle de Mars Arctic Research Station de l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné l'adjectif...) Devon, peuvent aussi fournir une expérience de la construction et de l'opération d'avant postes sur d'autres mondes. La Mars Desert Research Station est un habitat construit pour ces raisons mais le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui désigne l'étude...) environnant n'est pas le plus inhospitalier sur Terre.

Justifications de la colonisation de l'espace

En 2001, le site d'actualité de l'espace SPACE.com a demandé à Freeman Dyson, J. Richard Gott et Sid Goldstein pour quelles raisons des humains devraient vivre dans l'espace. Leurs réponses (lien) étaient:

  • Répandre la vie (et sa diversité), l'art, l'intelligence et la beauté dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.)
  • Assurer la survie de l'espèce Humaine
  • Améliorer l'économie et sauvegarder l'environnement, cela incluant :
    • Créer des ressources à partir de centrales solaires orbitales, de l'extraction de sources fissibles sur les astéroïdes et de l'Hydrogène qui compose a plus de 90 pour cent (à l'état pur) certaines planètes du système solaire.
    • Protéger l'environnement terrestre en déplaçant les populations et l'industrie dans l'espace pour limiter leurs impacts sur la Terre.
    • Permettre l'accès aux nouveaux loisirs (EX : Hotel Spatial)
    • Importer des ressources inépuisables vers la Terre (EX : Hélium 3 sur la Lune pour la fusion nucléaire)

Un autre argument peut être que la colonisation de l'espace permettrait de construire et lancer des vaisseaux beaucoup plus lourds (par exemple, sur la Lune, l'attraction gravitationnelle est 6 fois moindre que sur la Terre). Ainsi, d'immenses télescopes scrutant tout l'univers pourraient être assemblés.

Louis J. Halle, ancien membre du Département d'État des États-Unis d'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de...), a écrit dans Foreign Affairs (été 1980) (lien) que la colonisation de l'espace préservera l'humanité dans le cas d'une guerre nucléaire. Dans le même ordre d'idée, le journaliste (Un journaliste est une personne dont l'activité professionnelle est le journalisme. On parle également de reporter (de l'anglais : report, rapporter) car il rapporte des...) et écrivain William E. Burrows et le biochimiste Robert Shapiro proposent un projet privé, l'alliance pour le secours de la civilisation dans le but d'établir un backup (Le terme Backup ou Back-up, originaire de l'anglais, est utilisé dans plusieurs domaines :) extraterrestre à la civilisation humaine.

Ainsi, le scientifique Paul Davies soutient l'idée que si une catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la mort et la destruction à grande échelle pour conséquence.) planétaire menaçait la survie de l'espèce humaine sur Terre, une colonie auto-suffisante pourrait "rétro-coloniser" la Terre et rétablir la civilisation.

Une autre raison importante pour justifier la colonisation de l'espace est l'effort continu d'augmentation des connaissances et des capacités technologiques de l'humanité.

Voir aussi Espace et survie

Promoteurs de la colonisation spatiale

Objections à la colonisation de l'espace

Beaucoup objectent que la colonisation de l'espace est trop chère et sera un gaspillage de temps. Il n'y a rien dans l'espace vraiment nécessaire à l'humanité et la colonisation au delà du système solaire sera infaisable pour encore très longtemps.

L'argument pragmatique de "vivre ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) sur la Terre que nous avons" est important, suggérant que si même la moitié du budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) de l'exploration spatiale était dépensé pour améliorer les conditions de vie sur Terre, cela bénéficierait à un plus grand nombre de personnes, au moins sur le court terme.

Pour bien envisager un coût global de la conquête spatiale, il faut évaluer l'impact écologique (les millions de litres de carburants fossiles déjà brûlés pour propulser les vaisseaux par exemple), humain, économique,... de l'aventure. L'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.) public (et désormais aussi privé) sert à financer des programmes ayant des coûts colossaux. Les contribuables voient-ils en retour de réelles avancées de leurs conditions de vie ? Cette conquête n'a jusqu'à présent pas permis d'entrevoir le moindre espoir pour l'amélioration du sort de l'humanité. Autrement dit, les aspirations humanistes de la conquête spatiale sont plus que douteuses. Les avancées technologiques liées à la conquête spatiale paraissent n'être que des technologies profitables aux pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la...) les plus développés et aux intérêts économiques les plus influents.

Le "mouvement anti-espace" va jusqu'à suggérer que la colonisation de l'espace est l'héritier de la colonisation historique, l'idée d'un désir romanesque restant de "pères fondateurs" et de conquête de territoires sur la Terre. L'exploration spatiale permettrait donc de gagner le cœur et l'esprit des électeurs mais pas grand chose d'autre. L'objectif de coloniser l'espace alimenterait même le dogme patriotique de conquête et ainsi renforcerait les sentiments nationalistes au lieu d'aider à unifier la Terre.

De plus, les progrès de la robotique et de l’intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de capacités intellectuelles comparables à celles...) rendront probablement la présence humaine dans l’espace totalement inutile. Depuis le dernier voyage d’Apollo sur la Lune (Apollo 17, 1972), toute l’exploration spatiale est menée par des robots téléguidées avec une dose croissante d’autonomie. S'il y a colonisation humaine, ce sera plutôt une colonisation " touristique " ou alors d’hommes largement " robotisés ".

Comme alternative au futur de la race (En nomenclature zoologique, la race est un rang taxinomique inférieur à l'espèce (équivalent au rang de variété dans d'autres disciplines),...) humaine, beaucoup d'auteurs de science fiction se sont concentrés sur "l'espace intérieur" c'est-à-dire l'exploration (assistée par ordinateur) de l'esprit et de la conscience humaine ou celle du cyberespace (Le terme français cyberespace désigne, d’après le Petit Robert, un « ensemble de données numérisées constituant un univers d’information et un...).

Contre-objections

l'argument du coût:

  • Le budget spatial serait très surestimé vis à vis de la défense ou de la santé. Par exemple aux États-Unis le 13 juin 2006, le congrès a alloué 320 milliards de dollars à la guerre en Irak en comparaison avec un budget annuel de 15 milliards par an pour la NASA ou de 2 milliards pour créer le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un...). En d'autres mots la NASA aurait pu fonctionner 21 ans avec le budget de la guerre en Irak.
  • Les technologies spatiales aideraient l'humanité en général : satellites de communication et météo interviennent dans la vie quotidienne des terriens et de nombreuses technologies sont ensuite utilisées dans des secteurs très varié de l'industrie et du commerce (voir : aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.), Énergie renouvelable (Une énergie renouvelable est une source d'énergie se renouvelant assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de temps humaine. Les énergies renouvelables sont issues de...), plastique, céramique (Premier « art du feu » à apparaître (avant la métallurgie et le travail du verre), la céramique désigne l’ensemble des objets fabriqués en terre qui ont subi une transformation...), etc.)
  • Le budget non dépensé dans l'exploration spatiale serait-t-il bien dépensé d'une façon qui bénéficie à l'humanité ? (c'est-à-dire non affecté au complexe militaro-industriel par exemple)

L'argument du nationalisme:

  • L'humanité dans son ensemble a exploré et conquis de nouveaux territoires bien avant la colonisation, dès la préhistoire
  • Voir la Terre comme un objet unique et infime à l'échelle cosmique donnerait un profond sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du...) d'unité et d'humilité à ses habitants, ainsi que la compréhension de la fragilité (La fragilité est l'état d'une substance qui se fracture lorsqu'on lui impose des contraintes mécaniques ou qu'on lui fait subir des déformations brutales (c'est-à-dire sous forme de...) de la biosphère et de l'immatérialité des frontières. Voir "un point bleu pâle (« Un point bleu pâle » (« pale blue dot » en anglais) est le nom d'une photographie célèbre de la Terre prise par la sonde Voyager 1, et le titre d'un livre par Carl Sagan...)".
  • En plus de 40 ans de pratique, la collaboration internationale dans l'espace a montré sa valeur comme effort unificateur

L'argument de 'l'espace intérieur': Cette forme d'exploration n'est pas incompatible avec la colonisation spatiale comme démontré dans les philosophies transhumanistes.

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