211service.com
Science de la navette spatiale
La perte tragique de la navette spatiale Columbia et de son équipage a surpris la nation. Pourquoi? Non pourquoi a-t-il été perdu ? Au contraire, pourquoi sa destruction a-t-elle effrayé la nation ?
Les dangers du lancement du vol Shuttle sont évidents. Personne à portée d'oreille n'oubliera jamais le rugissement dévastateur. Même les chiffres sans fioritures sont stupéfiants. Au lancement, le propulseur transporte 1,8 kilotonne d'hydrogène et d'oxygène liquides, l'énergie de 4 kilotonnes de TNT, soit environ 20 % de celle de la bombe qui a détruit Hiroshima. Les astronautes surfent dans l'espace au sommet d'une énorme explosion continue. Cela pourrait-il être sécurisé ? La réponse simple : non.
Les chiffres de rentrée sont tout aussi impressionnants. La navette rentre à Mach 18, soit 18 fois la vitesse du son. Si toute l'énergie de l'air repoussé par la navette était convertie en chaleur, elle atteindrait une température égale à la température atmosphérique locale (250 degrés Kelvin) multipliée par 18 au carré ; c'est 80 000 K. Mais toute l'énergie n'est pas convertie en chaleur; la température réelle n'est que de 2000 K. Pourtant, même cela représente environ un tiers de la température de la surface du Soleil. Les amateurs qui photographient la rentrée voient une belle traînée lumineuse, comme la boule de feu d'un météore, faite d'ions créés à partir de la chaleur intense de l'air impactant la navette. Les astronautes qui regardaient par leurs fenêtres ont été tout aussi fascinés (et peut-être un peu effrayés) car le ciel sombre de l'espace est caché par le plasma brûlant. Une telle rentrée peut-elle être sécurisée ? Non.
Seules les tuiles, principalement situées au bas de la navette, sont conçues pour absorber une telle chaleur, et même elles ne peuvent la supporter que pendant un temps limité. Lors de la rentrée, l'impact de l'air de Mach 18 détruira l'engin à moins qu'un équilibre prudent ne soit maintenu et que la chaleur soit confinée à ces tuiles. Si la navette dégringole, l'air s'affaiblit rapidement et détruit tout l'engin. Nous ne savons pas encore ce qui a causé la chute de la navette le 1er février et même lorsque nous le ferons, il sera impossible de garantir que cela ne se reproduira plus. Pour moi, la réalisation remarquable du programme spatial est que seules deux navettes ont été perdues en 113 missions.
Il y a peu de métiers plus dangereux que celui d'astronaute. Mais la plupart du public ne le sait pas – ou plutôt, ne le sait pas. La catastrophe du Challenger avait été largement oubliée. La fausse impression que la navette est sûre est en grande partie le travail des relations publiques de la NASA, qui s'est efforcée de faire en sorte que les vols sonnent comme une routine. La navette est si sûre que nous pouvons transporter des sénateurs et des enseignants. Les vols de navette sont si routiniers que nous pouvons les utiliser pour réaliser des expériences suggérées par des lycéens.
Il existe une autre idée fausse majeure selon laquelle la NASA s'est propagée plus activement, peut-être parce que de nombreux membres de l'agence se sont convaincus que c'est vraiment vrai. Le voici : le but premier de la navette spatiale est l'avancement des connaissances scientifiques. La plupart des scientifiques lèvent les yeux au ciel lorsqu'ils entendent cette affirmation.
Ne vous méprenez pas sur ce que je dis : il y a de la bonne, voire de la grande science lancée dans l'espace sur la navette. Les résultats du télescope spatial Hubble enthousiasment autant les physiciens et les astronomes que le grand public. Mais on peut faire valoir que Hubble aurait pu être lancé à moindre coût par des fusées non réutilisables. L'armée américaine préfère lancer ses satellites espions - proches cousins des télescopes spatiaux - avec des véhicules sans pilote. De tels satellites n'ont pas besoin d'être qualifiés par l'homme, c'est-à-dire qu'ils ne nécessitent pas de coûts d'ingénierie supplémentaires pour les rendre absolument sûrs pour être dans l'espace aux côtés des humains.
Certes, Hubble était défectueux et a dû être réparé par les astronautes de la navette. Mais l'armée perd également ses télescopes espions, et sa réponse est de lancer un remplacement. Le lancement de deux télescopes Hubble entièrement nouveaux - l'original et un de remplacement, sans aucun qualifié pour l'entretien humain (et donc moins cher) - aurait sans doute été moins coûteux à long terme.
En ce qui concerne la science elle-même, la navette spatiale est un mauvais choix de plates-formes. Les humains sont une source de bruit-vibration, infrarouge, gravitationnel. Les expériences sensibles doivent s'en éloigner. Le simple fait de piloter une expérience dans le cadre d'une mission habitée augmente automatiquement les coûts de l'expérience. De nombreux scientifiques se plaignent en privé des missions scientifiques qui ont été retardées et rendues plus coûteuses parce qu'elles ont été déplacées de véhicules de lancement sans pilote et forcées de faire partie de la justification scientifique de la NASA pour la navette.
Hubble mis à part, que nommeriez-vous comme les réalisations vraiment glorieuses de la NASA au cours des 20 dernières années ? Mon préféré : la découverte que chaque lune de chaque planète est significativement différente de chaque autre lune, un résultat complètement imprévu et toujours pas compris. On pourrait aussi citer l'étonnant succès des satellites météorologiques. Ou les images remarquables que vous obtenez de votre système de télévision par satellite. Ceux qui sont au courant pourraient choisir nos systèmes d'espionnage spatial. Ensuite, il y a le GPS, le système de positionnement global, utilisé pour guider les avions, les bateaux, les randonneurs, les automobiles ainsi que les soldats et les armes intelligentes. Ces projets ont une chose en commun : ils étaient tous sans pilote.
Après la catastrophe de Columbia, a déclaré le sénateur John McCain, l'exploration spatiale est une mission que les États-Unis n'abandonneront pas. J'espère qu'il a raison. Mais (et ici le sénateur McCain pourrait différer), une telle exploration au cours des dix ou deux prochaines années pourrait peut-être être mieux réalisée avec des véhicules sans pilote. Nous envoyons déjà des robots sur Mars. Nous avons l'intention de rapporter des échantillons. Un jour, nous pourrons même y envoyer des astronautes. Mais ne soyons pas pressés de le faire. Les nouveaux télescopes et instruments sans pilote nous en diront plus sur l'espace que les astronautes en orbite.
Il y a un avenir pour les humains dans l'espace. Finalement, le vol hypersonique sera perfectionné et nous pourrons faire voler des avions en orbite. Mais personne ne sait quand les moteurs scramjet requis seront déployables ; ils sont encore au stade de la R&D, avec un fort accent sur le R. Les tests révèlent une nouvelle physique critique avec chaque nombre de Mach ajouté, et les prototypes hypersoniques ont à peine atteint Mach 5. L'orbite nécessite plus de Mach 18.
Peut-être qu'une approche différente réussira en premier. Le développement de fibres de carbone ultra-résistantes peut faire du rêve d'un ascenseur spatial (anciennement appelé skyhook) une réalité, nous permettant de monter et descendre lentement et en toute sécurité. Mais la science n'est pas encore là. Dans 20 ans, qui sait ?
De nombreux membres de la NASA pensent que l'avenir de leur agence dépend de la poursuite et de l'extension des vols spatiaux habités. Sans astronautes, dit-on, le public se désintéressera de l'espace. Je pense que cet argument est faux. Peu d'Américains savaient même que la navette spatiale était en orbite jusqu'à ce que les astronautes soient tués. Quand les étudiants que je connais à Berkeley mettent des affiches spatiales sur leurs murs, ce ne sont pas des affiches d'astronautes. Ce sont des images de régions où naissent les étoiles, d'étoiles en explosion, de champs de galaxies extrêmement lointains et d'une beauté envoûtante. Ils ont tous été pris avec des instruments qui n'avaient pas besoin d'êtres humains pour entrer dans l'espace et qui nécessitaient leur absence pour prendre des photos stables.
La navette spatiale n'est pas sûre et elle ne le sera pas dans un avenir prévisible. L'utiliser vaut-il les vies perdues ? Nous devons être honnêtes. Peut-être que les missions de la navette devraient continuer, mais si elles le font, faisons-le en pleine conscience publique que le risque de décès sur chaque mission est d'environ 2%. Les soldats qui partent au combat acceptent souvent des risques encore plus élevés que cela. Les astronautes ont toujours su ce danger, et ils ont choisi de l'accepter. Le public peut-il accepter un niveau aussi élevé ? Je ne sais pas. Mais quelle que soit la décision, elle doit être prise en toute franchise et vérité. La navette spatiale est une grande ingénierie ; c'est le rêve de l'homme dans l'espace ; c'est une aventure. Mais ce n'est pas sûr, ce n'est pas sûr, et ce n'est pas de la grande science.