L’exploration spatiale a des racines presque aussi profondes que l’humanité elle-même. L'homme a en effet toujours eu une curiosité pour le ciel et les événements astronomiques, essayant au fil du temps d'en donner son interprétation et d'utiliser le ciel comme instrument.
Un tournant dans l'étude du cosmos et son exploration se produit en 1957 avec le lancement du premier satellite Union soviétique dans l'espace, Spoutnik, qui a ouvert la voie àexploration spatiale humaine et robotique.
Le grand pas en avant que constitue cet événement est dû en grande partie au contexte historique, la guerre froide, dans lequel existait une forte concurrence entre les États-Unis d’Amérique et l’URSS. À cet égard, l’exploration spatiale a été alimentée par la lutte entre les deux superpuissances, à tel point qu’à cette époque particulière, on l’appelait course spaciale.
Durant cette première phase mouvementée, les primates de la course à l'espace étaient partagés entre les États-Unis et l'URSS, où lesURSS revendiqué le lancement du premier homme dans l'espace, Youri Gagarine, en 1961 et le premier survol lunaire avec le satellite Luna en 1953 tandis que le USA ils ont permis à l'homme de poser pour la première fois pied sur le sol lunaire avec Neil Armstrong en 1969. Ce dernier et significatif événement calme le conflit du côté spatial et par la suite, vers la fin de la guerre froide, commence une période de stase et de réduction des fonds alloués à l'exploration spatiale dans laquelle l'accent était davantage mis sur l'exploration. de l'ensemble du système solaire à des fins scientifiques et dans lequel ont commencé les premières collaborations internationales.
Figure 1 : Représentation comparative du module de commande et de service Apollo (NASA) et du vaisseau spatial Soyouz (ROSCOSMOS).
Aujourd'hui, l'espace devient un protagoniste et un élément crucial pour l'économie et le développement de la planète entière avec la présence de satellites destinés aux usages les plus divers, comme l'observation de la Terre, la communication et la science, et aux contextes, comme militaires, civils ou commerciaux. .
Le système solaire et ses composants
Il est donc certainement utile de comprendre brièvement comment notre système solaire est structuré afin de mieux comprendre quelles sont les opportunités et les prochaines étapes à suivre.
Dans cet article, nous approfondirons donc les caractéristiques scientifiques de certains objets d’intérêt de notre système solaire et certaines des technologies utilisées pour leur étude.
Le système solaire est assez ancien, il s’est formé il y a environ 4.5 milliards d’années à partir d’un nuage de gaz extrêmement froid qui s’est effondré sur lui-même. Elle est située sur le plan de la Voie Lactée, la galaxie spirale qui l'héberge, à 8 kpc (environ 200 millions de milliards de kilomètres) de son centre.
Le système solaire est un objet complexe, composé de 8 planètes et plusieurs objets plus petits, tels que les lunes et les astéroïdes, maintenus ensemble par la gravité du Soleil. Le Soleil est en fait le la colle de notre système, se situe à peu près au centre de celui-ci et fait office de centre de révolution pour tous les objets qui gravitent autour de nous. Les orbites des planètes sont en effet de forme elliptique et cela est important pour comprendre comment organiser au mieux les mouvements des véhicules d'un objet à un autre au sein du Système.
Les planètes qui composent le système solaire sont divisées en Planètes terrestres, Mercure, Vénus, Terre et Mars, e Planètes joviennes, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.
Figure 2 : Représentation schématique du système solaire avec ses objets et leurs distances.
La Lune
L'objet le plus facilement explorable et le protagoniste de la course à l'espace est le satellite naturel de la Terre, la Lune.
La distance Terre-Lune est égale à 356400 406700 km au périgée (point le plus proche de la Terre) et à 27 XNUMX km à l'apogée (point le plus éloigné de la Terre). Elle a un mouvement de révolution autour de la Terre dans lequel une seule révolution est appelée mois sidéral et dure environ XNUMX jours tandis que le mouvement de rotation, sur lui-même, est égal à la durée du mois sidéral, rendant ainsi le mouvement de la Lune autour de la Terre. Terre un rotation synchrone. La particularité de ce type de rotation est que notre Satellite tourne ainsi toujours la même face vers la Terre.
La vie sur Terre a toujours été influencée par la présence de la Lune, à la fois pour expliquer le passage du temps à travers le phases de lune que pendant la navigation avec la présence de les marées.
La Lune n'a actuellement pas de champ magnétique comme la Terre et possède unatmosphère très raréfiée, sa surface est en effet parsemée de cratères provoqués par l'impact d'astéroïdes qui, grâce à ces propriétés de notre Satellite, subsistent des millions d'années plus tard. La surface lunaire est généralement divisée en mers, caractérisées par des coulées de lave désormais refroidies, et en plateaux. De plus, le sol est constitué de régolithe lunaire, une couche de débris ressemblant à de la poussière, et de violation, ou matériau rocheux qui se forme lors des impacts de météorites.
Le régolithe lunaire est ce qui nous permet d'étudier la composition de la surface lunaire et pas seulement parce que grâce à l'absence d'atmosphère et de champ magnétique, il est également possible d'étudier l'activité solaire à partir des atomes déposés par le vent solaire et de la présence de rayons cosmiques. Le sol lunaire est constitué de ce qu'on appelle GARDER, c'est-à-dire le potassium (K), les terres rares (en anglais éléments de terres rares ETR) et du phosphore (P) tandis que pour les éléments les plus courants nous avons du Calcium et de l'Aluminium dans les plateaux tandis que dans les mers à dominante basaltique nous avons du Fer et du Titane.
L'un des matériaux les plus intéressants que l'on puisse trouver sur la surface lunaire estHélium-3 (3He), un isotope particulièrement important car il peut être utilisé dans les réactions de la fusion nucléaire et surtout comment carburant pour les voyages spatiaux. L'avantage qu'apporterait l'utilisation de cet isotope particulier de l'hélium réside dans la production d'un neutron unique qui peut être facilement intercepté pendant le processus de fusion et contribuerait donc à résoudre l'un des principaux problèmes de la fusion nucléaire, à savoir la production d'énergie neutrons provenant d'une partie des réactifs impliqués, ce qui provoque l'enrichissement des matériaux environnants et leur désintégration radioactive ultérieure.
La raison pour laquelle la fusion a 3Il n'a pas encore été mis en œuvre sur Terre en raison de la rareté de cet isotope sur notre planète. En fait, il est principalement transporté par les vents solaires et ne peut pas se déposer sur Terre en raison de la présence de la magnétosphère qui protège la surface terrestre de la majeure partie du rayonnement provenant du soleil. Le montant total de 3On estime qu'il pèse sur la surface lunaire 6.50 × 10^8 kg, soit environ quatre ordres de grandeur de plus que la quantité trouvée sur Terre.
La Lune, telle que décrite, a été le premier corps extraterrestre à être exploré par l'homme en raison de son accessibilité relativement facile par rapport aux autres objets du système solaire. L'exploration du satellite est pour l'instant loin d'être terminée et plusieurs missions sont en cours ou en préparation. La mission indienne Chandrayan 3 a récemment réussi l'atterrissage de l'atterrisseur le 23 août 2023 dans la zone du pôle lunaire sud. Ce succès a fait de l'Inde le quatrième pays à atteindre le sol lunaire, après les réalisations historiques de l'URSS et des États-Unis et l'atterrissage de l'atterrisseur chinois. Chang'e 3 en 2013.
Concernant les projets futurs, une importance particulière est accordée à : Accords d'Artémis, signé par plusieurs pays et dirigé par les États-Unis, qui prévoient de renvoyer des astronautes sur le sol lunaire et de construire des stations lunaires en orbite.
Marte
Mars représente une autre cible importante pour l’exploration du système solaire.
C'est la quatrième planète du système solaire et donc la planète rocheuse la plus éloignée du Soleil. De plus, c'est l'un des corps du système solaire les plus connus et la cible de missions scientifiques et d'exploration humaine et robotique.
Les dimensions de Mars sont plus petites que la Terre, le rayon de la planète est en fait environ 53 % plus petit que celui de la Terre et sa masse est d'environ 11 % et possède deux satellites relativement petits appelés Phobos et Deimos. La surface martienne est presque entièrement recouverte de particules fines poudre rouge, en raison de la présence d'oxyde de fer et d'hydroxyde ferrique (Fe(OH3)), il donne à la Planète la couleur rouge caractéristique observée dans les observations en lumière visible et atteint des dimensions inférieures à 5 μm.
L'atmosphère Il est composé à 95% de CO2, avec 2 % d'azote et 0.1 à 0.4 % d'oxygène et est nettement plus raréfié que celui de la Terre en raison de la différence de taille des deux planètes qui ne permet pas à Mars d'avoir une gravité suffisante pour retenir les particules plus légères. Selon la saison la surface peut être balayée par ventilation qui atteignent des vitesses allant jusqu'à 100 m/s en hiver tandis qu'en été les moyennes sont autour de 10 m/s.
La température en surface elle est également variable selon les saisons mais généralement elle va de 140 K à 240 K.
Quelques fines gouttelettes d'eau sont également dispersées dans l'atmosphère mais en très faible quantité par rapport aux abondances des autres éléments. La présence de cette petite quantité d'eau dans l'atmosphère est régulée par la fonte et le durcissement des calottes polaires de la planète au fil des saisons. En fait, les capuchons emprisonnent presque tous leseau présent sur Mars et on estime que la glace qui y est présente a une épaisseur d'environ 20 m. La présence d'eau a également été déduite suite aux premières observations depuis la Terre en raison de la conformation de la surface, car il existe des phénomènes érosifs imputables à la présence d'eau dans l'Antiquité. Actuellement, l'eau présente au sol s'est évaporée et on pense qu'il est possible qu'il existe une couche de glace souterraine qui n'a pas encore subi le phénomène d'évaporation. Toutefois, le phénomène d’évaporation de l’eau sur Mars reste un phénomène mystère non résolu.
La planète Mars est l'un des objets les plus connus du système solaire car plusieurs missions se sont concentrées sur l'étude de la planète, tant au niveau du sol, à travers des rovers et à travers des sondes en orbite. Le programme de la NASA est particulièrement pertinent sur le plan historique. Marin, qui permit respectivement en 1965 et 1968 le premier survol de la planète et l'installation du premier satellite en orbite, avec la mission Mariner 9.
Diverses missions d'exploration de la Planète sont actuellement actives, à partir du programme NASA Mars 2020 qui a amené en 2020 le rover Perseverance et le drone Ingenuity au programme ExoMars mené par l'ESA présent avec des orbiteurs et des atterrisseurs jusqu'aux programmes chinois et émiratis qui ont amené un orbiteur et un rover pour la mission chinoise tianwen-1 et un orbiteur, appelé Hope, qui fait partie de la mission Emirates Mission d'Emirates sur Mars.
Les objets mineurs du système solaire
Le système solaire est constitué d’une variété d’objets plus petits que les planètes et ayant des tailles et des compositions différentes. On peut donc distinguer certaines zones d'intérêt en fonction de leur position par rapport au système solaire.
En partant des marges de cette dernière, nous avons Nuage d'Oort, qui est généralement fait coïncider avec le limite ultime du système. Elle est composée d'une grande quantité de petits objets recouverts de glace qui, s'ils sont dérangés, peuvent être observés depuis la Terre comme des comètes à longue période. Suite à des calculs sur l'influence gravitationnelle qu'ont les composants du Nuage d'Oort sur les autres corps du Système, il semble avoir la forme d'une coque sphérique de rayon interne égal à 1-2 ⋅ 104 au et rayon extérieur d'environ 1.5-2 ⋅ 105 au, soit de l'ordre de dix mille fois la distance Terre-Soleil. D'études plus récentes sur l'origine du Cloud, il a été conclu que le nombre d'objets qui le composent devrait être d'environ 1011, ayant une masse (estimée) d'environ [1-60] MEt (masse terrestre).
Plus en interne vous avez le Ceinture de Kuiper, une zone qui est également, comme le nuage d'Oort, peuplée de petits objets glacés. Sa forme est en forme de beignet et les objets qui lui appartiennent peuvent être regroupés selon leur mouvement dans une population en résonance : classique, diffuse et indépendante. Les dimensions de la ceinture de Kuiper sont de 31 au en interne et de 48 au en externe. Certains des objets les plus célèbres de la ceinture de Kuiper sont la planète naine. Pluton et l'objet 486958 Arrokoth, également visité par la sonde Nouveaux horizons de la NASA entre 2015 et 2019.
La ceinture d'astéroïdes du système solaire est située entre les planètes terrestre et jovienne. Oui tu en as un Groupe principal qui s'étend entre environ 2 au et 3.5 au et quelques autres familles appelées Hungaria, Cybele, Hilda et Troiani.
Quant à la classification spectrale des astéroïdes, elle s'appuie généralement sur celle introduite par Tholen en 1984, puis élargie par la suite : C, P, D, B, S, V, A, R, K, L, E, M. Cependant , les principales et les plus courantes sont les classes C, S et M.
La composition La répartition des astéroïdes dans la ceinture principale est variée, ce phénomène est probablement dû au mécanisme de mélange dynamique survenu lors de la formation du système solaire. Les astéroïdes de type C sont assez omniprésents, avec une plus grande prévalence à partir de la zone centrale de la ceinture principale, tandis que les astéroïdes de type S prédominent dans la zone intérieure et parmi la famille hongroise.
Les astéroïdes de type C et M revêtent une importance particulière pour les futures missions spatiales. Astéroïdes de type Cen fait, on peut les trouver matières volatiles comme H2AU2, L'2, et CH4 qui peut être utilisé dans la métallurgie, la production de carburant, l’agriculture et comme support de la vie dans l’espace. Le Astéroïdes de type M au lieu de cela, ils peuvent être une source de matériaux tels que germanium,iridium,antimoine, et les autres métaux appartenant au groupe Platine, ainsi que le Platinum même, argent, or et autres métaux précieux.
►Lire la deuxième partie"Le système solaire, ressource du futur (2/4) : l'exploration des astéroïdes"
►Lire la troisième partie"Le système solaire, ressource du futur (3/4) : exploration lunaire"
►Lire la quatrième partie "Le système solaire, ressource du futur (4/4) : considérations éthiques et psychologiques sur l'exploration spatiale humaine"
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Images : OpenAI / ROSCOSMOS / auteur
