Nox Oculis


Think Big : ou ingénierie cosmique et mégastructures / Mario Tessier. -- Solaris, no 142, été 2002, pages 117-131.


" Si vous avez bâti des châteaux dans les airs, votre travail n'aura pas à se trouver perdu ; c'est là qu'ils devaient être. Maintenant, posez les fondations dessous. "
Henry David Thoreau, Walden

Le temple d'Artémis à Éphèse, les pyramides de Gizeh, les jardins suspendus de Babylone, le mausolée d'Halicarnasse, le phare d'Alexandrie, le colosse de Rhodes, la statue de Zeus à Olympie. Cette liste canonique des sept merveilles du monde antique (1), établie au IIIe siècle av. J.-C, représentait pour les Anciens le parcours touristique des oeuvres d'art remarquables, des ouvrages exceptionnels d'ingénierie du monde connu. Pour la civilisation hellénistique d'alors, ces monuments possédaient tous, en plus de leur beauté et de leur majesté, une caractéristique commune, le gigantisme de leurs dimensions. L'empire romain construira de plus vastes édifices encore : le Colisée romain, le Panthéon, les Thermes de Caracalla, les aqueducs, etc. Toutefois, ces monuments énormes seront l'extension naturelle des besoins d'un empire non moins immense. Les merveilles du monde antique, quant à elles, constituaient encore des ouvrages hors-normes, dont la disparité avec l'échelle humaine les rendaient semi-divines.

De tous ces monuments, il ne reste plus aujourd'hui que les pyramides d'Égypte, dont l'assemblage cyclopéen a résisté aux déprédations humaines comme aux ravages du temps. Évidemment, les touristes du monde méditerranéen d'alors ignoraient les constructions des civilisations plus lointaines : la muraille de Chine, le complexe de Machu Picchu au Pérou, les pyramides de Chichén Itzà au Mexique, etc.

Notre époque moderne, même si elle n'a pas encore établi de liste officielle (2), possède, elle aussi, son catalogue d'ouvrages spectaculaires : la Tour Eiffel, la statue de la Liberté, le Tunnel sous la Manche, le pont Akashi Kaikyo, le plus long pont suspendu, et plus près de nous, le barrage Daniel-Johnson, le plus grand barrage à voûtes multiples et à contreforts au monde, etc. (3).

Ces complexes architecturaux sont, on l'oublie souvent, des chefs-d'œuvre d'ingénierie. Pour leur réalisation, on fabrique des matériaux ultra-résistants ou on fait appel à des procédés de construction utilisant les techniques de pointe en matière d'assemblage ou de calcul des charges (4).

Mais que nous réserve demain ? Quelles seront les merveilles technologiques que les touristes visiteront dans l'avenir ? Et plus particulièrement, qu'en sera-t-il des mégastructures, de ces constructions gigantesques qu'une civilisation qui se respecte ne manque pas d'ériger ?

Un ascenseur pour le ciel

" Quo non ascendam ? (Jusqu'où ne monterai-je pas ?) "
Devise de Fouquet

Si l'on fait abstraction de l'arche de Noé, qui semble appartenir plus au mythe qu'à l'histoire, la première véritable mégaconstruction attestée par un chroniqueur (Hérodote visitant Babylone vers 460 av. J.-C.) est la Tour de Babel. Symbole de l'audace et de l'arrogance humaine, cet édifice qui devait s'élever jusqu'au ciel, figure dans l'histoire biblique comme le premier échec de la coopération internationale ! Aujourd'hui, après quelques millénaires de progrès en architecture, les plus grandes structures sont toujours des tours, comme celle du CN à Toronto ou des gratte-ciel tels que les tours Petronas à Kuala Lumpur. Bien que les architectes des dernières décennies ont envisagé, puis abandonné le projet, de construire des tours de plusieurs kilomètres de hauteur, il est inévitable que la tentation de construire toujours plus haut l'emporte sur les considérations de sécurité, même si les événements du 11 septembre dernier donneront à réfléchir aux promoteurs avant de construire de hautes tours. Pourtant, nous sommes loin d'avoir atteint les limites théoriques des matériaux dont nous disposons, limites qui pourraient atteindre jusqu'à 20 kilomètres de hauteur.

Mais pourquoi ne pas voir plus grand encore et réaliser le vieux rêve de Nemrod, une tour touchant le ciel ? Konstantin Tsiolkovski (1857-1935), le père de l'astronautique russe, y avait songé, il y a plus d'un siècle. Impressionné par la Tour Eiffel, il avait imaginé en 1895 (5), que l'on pourrait installer un " château " orbital, au bout d'un câble, à une distance géostationnaire (35 800 km), c'est-à-dire pouvant ainsi rester immobile au-dessus du même point sur la Terre. L'avantage d'une telle structure réside dans le fait que l'on peut alors lancer des objets en orbite sans se servir d'une fusée, simplement en utilisant cet ascenseur spatial. Un satellite s'élevant le long de cette tour, ou par un câble, atteindrait automatiquement la vitesse orbitale, et un peu d'accélération lui ferait atteindre la vitesse de libération cosmique. Une variante de ce concept est également connue sous le vocable de " skyhook ", ou fronde spatiale, idée développée plus avant en 1960, par un autre savant russe, Yuri Artsutanov (6), et en 1966 par quatre océanographes américains (7).

Mais ce n'est qu'en 1979, avec la publication de Les fontaines du paradis d'Arthur C. Clarke, que l'idée de la tour orbitale attira l'attention des ingénieurs. L'auteur y détaille l'utilisation d'une haute montagne sur une île tropicale située sur l'équateur, et sur laquelle on fixe un câble fait de filaments synthétiques de carbone. L'idée a été reprise peu de temps après par Charles Sheffield dans The Web Between the Worlds. Depuis, plusieurs études ont parues sur le sujet, dont certaines subventionnées par la NASA (8, 9), et le concept fait maintenant partie de l'arsenal des mégastructures utilisée couramment en science-fiction (voir la trilogie martienne de Robinson, ou The Barsoom Project de Barnes et Niven, par exemple).

Un ascenseur spatial ferait tomber le coût de transport actuel en orbite de 22 000 $US/kg, associé à un lancement par fusée, à moins de 10 $US, devenant ainsi le véhicule ultime pour accéder à l'espace.

Évidemment, la construction d'un filin d'une telle longueur nécessite un matériau autrement plus solide que le chanvre ! Même l'acier le plus dur n'est pas assez résistant pour supporter une charge de plusieurs centaines de milliers de tonnes. Les nanotubes, filaments moléculaires et autres composés de carbone pourraient, par contre, résoudre ce problème (voir encadré : les matériaux du futur).

Dans l'avenir, on pourrait même voir s'élever plusieurs tours orbitales sur le pourtour de l'équateur terrestre. En couronnement de ce mouvement de colonisation du ciel, le globe terrestre se verrait doté d'un anneau céleste artificiel, rejoignant toutes les constructions géosynchrones, telle une gigantesque route pourvue de moyeux, comme l'imagine Clarke, dans 3001, l'Odyssée de l'espace.

Encadré : les matériaux du futur

Les mégastructures de l'avenir exigeront de nouveaux matériaux, infiniment plus solides, malléables, et légers que ceux dont nous disposons aujourd'hui pour la construction des habitats spatiaux. Les recherches actuelles s'orientent vers les céramiques, plus réfractaires à l'oxygène atomique, qui oxyde et ronge les métaux en orbite. Des polymères résistants aux impacts de micrométéorites permettront l'édification de grandes structures gonflables telles que des antennes, des modules d'habitation, ou des miroirs pour la collecte de l'énergie solaire. Le kevlar, plus léger et plus résistant que l'acier, sert déjà dans la station spatiale internationale.

Mais des matériaux dont nous n'avons encore qu'une faible idée seront probablement utilisés à grande échelle. Par exemple, l'ascenseur spatial aura besoin d'un matériau plus léger et plus solide que l'acier le plus résistant connu à ce jour. Les nanotubes (buckyballs, ou fullerènes, en français) sont composés d'atomes de carbone alignés selon un réseau cristallin, comme le diamant, et possèdent des propriétés mécaniques extraordinaires. Leur force de tension dépasse celle de l'acier par un facteur de 100, pour un quart du poids équivalent (10). Ces minuscules cylindres moléculaires peuvent être assemblées en filaments, qui, à leur tour, peuvent être tissés en un long câble.

Étant donné que le carbone se trouve en grande quantité dans les astéroïdes de type carboné et les noyaux cométaires, on pourrait se servir d'un de ces vagabonds célestes, capturé et satellisé en orbite terrestre, afin de manufacturer les nanotubes.

Pour le moment, nous ne sommes capables que de synthétiser de minuscules fibres de quelques micromètres, à partir de feuilles de graphite, à un coût de 500 $ le gramme. Un nouveau procédé, appelé " dépôt de monoxyde de carbone sous haute pression " permettra d'ici peu de faire tomber le coût de revient à quelques sous par gramme.

Miroir, miroir, dis-moi qui est le plus gros

" Ils construisent trop bas, ceux qui bâtissent en dessous des étoiles. "
Edward Young, Night Thoughts

Les mégastructures que nous avons évoqué sont extrêmement massives et se calculent en millions de tonnes. Nous pourrions cependant envisager d'aussi vastes échafaudages dont la masse serait minime. Ainsi, la NASA et l'Agence spatiale japonaise étudient sérieusement la possibilité de mettre en orbite géostationnaire de grandes centrales solaires chargées de capter la lumière du Soleil, pour la convertir en électricité et la transmettre par micro-ondes à des stations relais sur le sol (11). Ces structures orbitales, grandes comme une douzaine de terrains de football, généreraient plusieurs gigawatts de puissance électrique. Elles pourraient être constituées de cellules photoélectriques intégrées à des structures gonflables très légères.

On pourrait également utiliser l'énergie solaire pour propulser de gigantesques vaisseaux de lumière, les voiliers solaires (12). Ces superstructures seraient constituées par des centaines de kilomètres carrés d'une surface réfléchissante de quelques microns d'épaisseur. Grâce à l'infinitésimale -- mais permanente -- pression exercée par la lumière du Soleil, ce type de véhicule est susceptible d'atteindre de grandes vitesses. Le module de propulsion d'un voilier solaire équipé d'un tel film de métal ou de polymères ne posséderait une masse que de quelques centaines de kilogrammes mais aurait la superficie d'une ville de taille moyenne ! Bien que ce soit Arthur C. Clarke qui popularisa le concept des " sunjammers " dans sa nouvelle datant de 1965, plusieurs ingénieurs avaient suggéré avant lui d'utiliser la pression de radiation comme moyen de propulsion. L'idée remonte même à 1889, où deux romanciers français de science-fiction, Faure et Graffigny imaginaient un vaisseau spatial utilisant un immense miroir pour recueillir la pression de la lumière solaire.

Trouver de l'espace

" Protecteurs de la nature et promoteurs de l'industrie, unissez-vous dans l'espace. Devenez des nomades cosmiques, des chasseurs de comètes et des cueilleurs d'astéroïdes. Filez des cocons d'acier pour vos nouvelles forêts et mers. Et lorsque vous visiterez la Terre, ayez le pas léger, de crainte de détruire sa fragile beauté. "
Andrew Nowicki

Qui veut construire grand a besoin d'espace ! Or, où trouve-t-on beaucoup, beaucoup d'espace ? Dans l'espace, bien entendu ! Le lieu de prédilection pour l'édification des mégastructures du futur sera donc l'orbite terrestre (voir encadré : le futur de la construction). Déjà, la station spatiale internationale constitue l'artefact le plus important lancé à ce jour hors de notre planète.

D'autres suivront sûrement dans l'avenir. C'était le rêve de Gerard O'Neil (1927-1992), un physicien de l'Université de Princeton, qui, dans les années 1970, avait proposé au Congrès américain, pour succéder au programme d'exploration lunaire, de construire de gigantesques colonies spatiales, pouvant abriter des milliers d'habitants (13). Ces vastes structures cylindriques, localisées aux points de Lagrange (à mi-chemin gravitationnel entre la Lune et la Terre), auraient eu des dimensions de plusieurs kilomètres et auraient été construites à partir des matériaux du régolite lunaire ou d'astéroïdes géocroiseurs (14).

Ces idées ont été jugées beaucoup trop ambitieuses mais O'Neil s'est sans doute inspiré d'une vision encore plus fabuleuse. En effet, selon J.D. Bernal (1901-1971), le futur même de l'humanité pourrait bien passer par de semblables structures. Dès 1929, ce savant britannique inventa le concept de sphère de Bernal. Il s'agit d'un monde creux de plusieurs kilomètres de diamètre, fabriqué à partir des matériaux provenant d'astéroïdes, et dont la rotation sur lui-même d'un tour par minute reproduit la gravité terrestre. Bernal pensait que l'humanité coloniserait le cosmos, non pas en s'installant sur des planètes, mais plutôt en construisant et en multipliant ces mondes artificiels (15).

Évidemment, ces desseins grandioses ne peuvent se réaliser sans une infrastructure peu coûteuse pour accéder à l'orbite terrestre, sans un moyen de transport bien moins dispendieux que la navette spatiale. Quand on considère que la station spatiale internationale, dont le coût total s'élèvera à plus de 35 milliards $US une fois complétée, ne contiendra qu'à peine 1 218 mètres cubes d'espace habitable, soit l'équivalent de 3 maisons unifamiliales, on peut croire que nous sommes encore loin d'avoir les ressources nécessaires à la construction d'une colonie pouvant abriter la population d'une petite ville. D'où l'intérêt généré par une tour orbitale ou une variation sur ce concept.

Encadré : le futur de la construction

Des structures de plusieurs kilomètres de hauteur, sans parler d'objets ayant les dimensions d'une petite lune, ne peuvent être assemblés par des mains humaines. Il faudra donc inventer des procédés de construction à la mesure de cette démesure. La robotique sera évidemment appelé à la rescousse pour déplacer et gérer les millions de tonnes de matériaux en question. Sans aucun doute d'immenses robots permettront l'assemblage d'artefacts de grandes dimensions.

On utilisera certainement les matériaux bruts qui se trouvent déjà dans l'espace plutôt que de transporter, à un coût exorbitant, des tonnes de matériel depuis le fonds de notre puits gravitationnel. On déviera la trajectoire de certains astéroïdes proches pour les placer en orbite terrestre, afin d'en extraire les minerais tels que le fer, le nickel, la silice, etc. De plus, les planétologues croient que les astéroïdes possèdent de plus fortes abondances de métaux précieux, comme que le platine, que les minerais terrestres (16).

La microgravité permettra aussi de manufacturer des cristaux de grandes superficies, un procédé utilisé à petite échelle dans la station spatiale Mir et la navette spatiale.

Mais l'avenir appartient à la nanotechnologie, popularisée par K. Eric Drexler dans son ouvrage Les engins créateurs (17). Ces machines minuscules (de l'ordre de 10 e-9 mètre), soit la grandeur de quelques molécules, pourraient travailler au niveau atomique. Parce que ces machines sont extrêmement rudimentaires, elles peuvent se reproduire exponentiellement. Si une seule de ces machines prend quinze minutes à générer un double, après dix heures, leur nombre aura atteint 68 milliards, et en deux jours, leur masse atteindrait celle du Soleil... si elles disposaient du matériau suffisant ! Programmables, ces nano-assembleurs pourraient transformer totalement un monde, sans l'aide d'opérateurs humains.

Terraformation... terres à profusion

Mais au lieu de construire des habitats à partir de zéro, pourquoi ne pas aménager ce qui existe déjà ? Et voyons grand ! Pourquoi ne pas rendre habitable les planètes inhospitalières et les lunes stériles du système solaire ?

Déjà au XIXe siècle, plusieurs visionnaires désiraient remodeler les continents, inonder les déserts pour les rendre fertiles, ou creuser des canaux pour faciliter la navigation maritime. La réalisation des grands travaux d'excavation tels que les canaux de l'isthme de Panama, de Suez, et la Voie maritime du Saint-Laurent sont d'ailleurs le résultat de cet engouement pour ce genre d'ouvrage. Même les astronomes s'étaient joints à la fête. En 1822, Karl Gauss, proposait de planter d'immenses forêts ayant la forme d'un triangle, afin d'illustrer le théorème de Pythagore. Vingt ans plus tard, on attribue à Joseph von Littrow un projet d'excavation de canaux dans le Sahara, arrangés selon un schéma géométrique, remplis d'eau et de kérosène, et dont l'allumage des feux aurait pu signaler la présence humaine aux habitants des autres planètes !

Toutefois les planètes du système solaire ne peuvent abriter la vie humaine : les atmosphères sont inexistantes ou au mieux toxiques pour l'homme, aucune vie végétale ou micro-organique n'est détectable à leurs surfaces, les niveaux de radiations y sont trop élevés, etc. Aussi, l'idée de transformer ces astres afin de les faire ressembler à la Terre est-elle née dans l'esprit des auteurs de science-fiction. Le terme terraforming -- terraformation en français, ou terraformage -- est apparu pour la première fois dans la nouvelle Collision Ship de l'écrivain Jack Williamson, publiée en 1942. Il désigne l'ensemble des opérations nécessaire pour transformer une planète en une autre Terre. On utilisera plus tard le terme d'ingénierie planétaire pour définir les actions à effectuer afin de modifier l'environnement d'une planète, sans que le résultat final ressemble nécessairement à notre planète.

Mais ce concept même d'ingénierie planétaire fut d'abord illustré dans les ouvrages du visionnaire anglais Olaf Stapledon (1886-1950). Les derniers et les premiers (1930) montre une humanité qui migre de planète en planète à l'intérieur du système solaire, au fur et mesure que le Soleil se métamorphose en géante rouge, et qui transforme ces astres afin de les rendre habitables.

C'est Carl Sagan qui, le premier, étudia sérieusement la possibilité de modifier l'environnement d'une planète. En 1961, il proposa un mécanisme pour rendre la surface de Vénus plus clémente : en ensemençant son atmosphère d'algues de type Nostocacae ; l'activité photosynthétique de ces plantes aurait absorbé de grandes quantités de CO2 pour libérer de l'oxygène. On aurait ainsi pu réduire l'effet de serre qui fait de cette planète un enfer brûlant. Le concept comportait plusieurs failles mais l'idée était lancée dans le monde scientifique. Devant les effets du réchauffement global et l'étude de l'environnement planétaire, les applications du terraformage sont considérées avec plus d'intérêt par la communauté scientifique, et de nombreux scientifiques se sont penchés sur le sujet (18).

Plus récemment, l'auteur de science-fiction Kim Stanley Robinson a particulièrement bien abordé le thème du terraformage avec ses problèmes techniques et éthiques dans une trilogie magistrale : Mars la Rouge (1992), Mars la Verte (1993) et Mars la Bleue (1996). On y découvre d'abord une série de mégastructures dont l'homme pourrait se servir pour changer le visage de Mars : construction de gigantesques puits (les moholes) pour atteindre le couches brûlantes de la croûte martienne, mise en place de miroirs orbitaux (la soletta) afin de réchauffer la planète, et édification d'un ascenseur spatial pour le transport des matériaux et l'immigration humaine.

Mais c'est Mars elle-même, transfigurée par l'homme, dotée d'un océan, pourvue d'une nouvelle écologie (écopoiesis) et d'une atmosphère respirable, qui constitue l'artefact humain le plus grandiose (19).

Qui sait si la Terre elle-même n'aura pas besoin un jour d'être terraformée, après les transformations que l'humanité lui fait subir depuis l'adoption de l'agriculture et le développement de l'industrialisation. Ou, comme l'écrit le vieux maître du terraformage, Jack Williamson, l'homme devra-t-il redonner la vie à sa planète suite à un cataclysme cosmique semblable à celui qui provoqua l'extinction des dinosaures (Terraforming Earth, 2001).

Astroingénierie

" Chaque planète aussi retient ses satellites,
Arrête leurs écarts, et courbe leurs orbites.
Par ce principe seul l'univers est réglé ;
Par lui seul tout se meut, et demeure assemblé. "
Gudin de la Brunellerie, L'astronomie

Toutefois, si le terraformage permet à l'humanité d'étendre son emprise sur le système solaire, l'évolution du Soleil menace à long (très long !) terme sa zone habitable. En effet, dans les milliards d'années à venir, notre étoile deviendra graduellement plus brillante, réchauffant de plus en plus la Terre, évaporant ses océans et son atmosphère.

La Terre sera-elle donc condamnée à cette fin ignée ? Non, il suffit seulement de modifier son orbite ! Un groupe d'ingénieurs de la NASA et d'astronomes américains affirment qu'en déplaçant des astéroïdes et en les plaçant dans l'environnement spatial de la Terre, on pourra manœuvrer notre planète sur une orbite plus éloignée et plus sûre, lui donnant ainsi plusieurs milliards d'années supplémentaires de survie. Il s'agit du même procédé utilisé pour accélérer les sondes spatiales vers les planètes extérieures. Des astéroïdes croisant dans notre orbite transféreraient à la Terre une partie de leur énergie gravitationnelle, augmentant ainsi la vitesse orbitale de notre planète, avec comme résultat une orbite terrestre plus éloignée du Soleil (20, 21).

Afin de prolonger la vie du système solaire, nous pourrions également influer directement sur l'évolution stellaire de notre étoile. Hubert Reeves, dans Patience dans l'azur (c1981, 1988) suggère de réanimer le Soleil, dans cinq milliards d'années, lorsque ayant épuisé son carburant nucléaire, il deviendra une géante rouge et incinérera les planètes intérieures du système solaire. En brassant les couches extérieures du Soleil contenant encore de grandes quantités d'hydrogène non consumé vers le noyau central, qui ne se compose plus que d'hélium, résultat du processus de fusion, on pourrait étendre alors la phase stellaire actuelle de notre étoile et gagner ainsi encore quelques milliards d'années de survie. Il propose la fabrication d'une " pompe " capable d'amener cet hydrogène au brasier central et d'évacuer les déchets de la fournaise solaire, en utilisant de super-bombes atomiques ou de puissants lasers à rayons X.

Remodeler le Soleil vous semble un peu trop risqué ? Attaquons-nous plutôt aux planètes géantes, des cibles moins importantes mais tout de même respectables ! Les planètes extérieures comme Jupiter ou Saturne ne pourront jamais entretenir la vie humaine car elles ne possèdent pas de surface solide. Leur composition est gazeuse et, de plus, le puits gravitationnel de ces gigantesques globes empêchent une colonisation réelle. Alors pourquoi ne pas construire une planète terrestre en orbite autour de ces planètes géantes ? En 1991, Paul Birch (1956- ) démontra qu'il est possible d'édifier une coquille solide au-dessus de l'atmosphère jovienne, à une distance de laquelle la gravité effective serait la même que sur Terre. À cette distance de Jupiter (1,6 rayons joviens, soit 120 000 km), la surface habitable, élaborée à partir des satellites joviens et des astéroïdes troyens, serait équivalente à la superficie de 316 Terres. Des montagnes, des forêts, des océans pourraient y être aménagés. L'atmosphère jovienne serait exploitée, ainsi que l'énergie interne de la planète, pour servir les besoins des habitants de cette super-planète terrestre (22).

Sphères de Dyson

" Ce Bol inversé que l'on appelle le Ciel
Et sous lequel, enfermés, nous rampons pour vivre et mourir. "
Le Rubaiyat d'Omar Khayyam

Tout ce tripatouillage orbital et ce rafistolage planétaire se sont en définitive que de l'amateurisme à grande échelle. Une civilisation vraiment avancée exercerait certainement un contrôle total sur son environnement. C'est d'ailleurs la base des définitions avancées pour le classement des civilisations extraterrestres.

En 1964, l'astronome soviétique Nikolai Kardashev (1932- ) recherchait des traces de la vie extraterrestre dans l'espace. Afin de mieux définir les paramètres instrumentaux nécessaires pour établir un plan d'observation, il inventa une classification des types de civilisations étrangères avancées qui pourraient exister (23). D'après lui, la méthode la plus utile de classification serait de diviser de telles sociétés éventuelles selon leur consommation d'énergie. Ainsi, une civilisation planétaire de la phase I exploiterait complètement les ressources énergétiques de sa planète, y compris l'énergie reçue de son étoile (environ 10 e13 watts). La Terre est en voie de devenir une société de ce type. Une civilisation stellaire de la phase II utiliserait la totalité de l'énergie émise par son soleil, de ce fait augmentant son exploitation énergétique d'un facteur d'environ 100 000 milliards par rapport à une société de phase I (environ 10 e26 watts). Finalement, une supercivilisation galactique de la phase III aurait recours à toute l'énergie de sa galaxie, soit l'énergie provenant de plus de 100 milliards d'étoiles (environ 10 e37 watts).

C'est le physicien Freeman J. Dyson (1923- ) qui suggéra, au début des années 1960, qu'une civilisation avancée puisse établir une vaste coquille solide autour de son étoile. Une telle coquille, maintenant appelée une sphère de Dyson, absorberait toute l'énergie de l'étoile pour l'usage de la civilisation (24). Cette idée constitue en fait la conclusion logique de la pression malthusienne sur une société interplanétaire. Même un taux de croissance annuel modeste de 1% dans la consommation de l'énergie, bien inférieur au nôtre, mènerait à une augmentation de 1 000 milliards de fois en seulement 3 000 ans ! Les ressources des planètes ne peuvent donc supporter à elles seules notre taux de croissance actuel, ou même une fraction de ce taux. Pour soutenir une telle croissance, il faut employer toute l'énergie du soleil, et la seule manière de capter toute cette énergie, selon Dyson, consiste à construire une biosphère artificielle autour de notre étoile (25).

Cette grandiose notion fut d'abord évoquée par Stapledon dans Le créateur d'étoiles (1937) : " Chaque système stellaire était entouré par une série de pièges à lumière légers, qui focalisaient l'énergie de l'étoile pour un usage intelligent. "

Si une telle sphère était construite dans notre système solaire, elle serait probablement construite à la distance actuelle de la Terre au soleil, soit à une unité astronomique, afin de profiter des conditions de la zone d'habitabilité solaire. Nous pourrions vivre sur la surface intérieure de la sphère, faisant face au soleil. La superficie d'une sphère de Dyson serait approximativement un milliard de fois celle de la Terre ! La matière première de la coquille proviendrait du désassemblage des planètes et de la ceinture d'astéroïdes. On remodèlerait ainsi complètement le système solaire pour en faire un artefact humain.

Plusieurs problèmes techniques tels que la gravité artificielle ou la stabilité structurelle de la sphère peuvent être résolus en faisant appel à différents types de sphères ; par exemple, en ayant un assemblage discontinu fait d'une multitude d'habitats, sur des orbites distinctes, ou avec une " bulle de Dyson ", faite à partir de " statites ", des habitats orbitaux manœuvrés par d'immenses voiles solaires et maintenus en place par la pression de la lumière solaire (26).

D'autres variations sur ce thème (27) ont donné naissance à des mégastructures telle que l'anneau-monde, un immense ruban circulaire de plusieurs milliers de kilomètres de largeur en rotation autour d'une étoile (Ringworld, Larry Niven, 1970), le disque d'Alderson, un disque massif de la dimension d'un système solaire, ou les Orbitaux, de petits anneaux-mondes en orbite autour d'une étoile (par exemple, les artefacts de la Culture décrits dans les romans de Iain M. Banks).

La sortie est au fond de l'espace

" Si monumentum requiris, circumspice (Si tu cherches son monument, regarde alentour). " Épitaphe de Sir Christopher Wren dans la cathédrale St. Paul, dont il fut l'architecte.

Il ne resterait certes plus grand chose à achever à une civilisation qui aurait atteint le stade de ces mégastructures, toutes plus impressionnantes les unes que les autres. Difficile de construire plus grand ! Néanmoins, une civilisation ayant à sa disposition l'énergie de toute une galaxie pourrait se révéler capable de manipuler la matière et l'énergie sur une échelle cosmique, et peut être même modifier la topologie et le destin de l'univers.

Stephen Baxter décrit dans son roman Ring (1994) la découverte par les derniers humains des ruines d'un mégaprojet d'ingénierie cosmique. Un artefact de milliers d'années lumière abrite un gigantesque trou noir, par lequel s'échappe vers un autre univers une civilisation extraterrestre fuyant la mort thermique de l'univers.

Nous ne saurons peut être jamais si un tel expédient est possible... ou, même, s'il est nécessaire ! En effet, qui dit mégaconstruction n'est pas obligé de calculer en termes de masses solaires ! Une dizaine de kilos serait suffisants pour obtenir la plus grande construction de toute : l'univers ! C'est du moins ce que prétend Alan Guth, le cosmologiste dont le modèle inflationnaire influença grandement la cosmologie issue du Big Bang, durant les années 1980. Selon son modèle inflationnaire du Big Bang, tout notre univers aurait put être engendré à partir d'une masse incroyablement petite (28). Guth suggère que l'on puisse, en théorie, créer un bébé-univers en laboratoire. Une civilisation capable de dompter les forces gravitationnelles et nucléaires pourrait créer de toute pièce un trou noir, en compressant une masse aussi petite qu'une dizaine de kilos à une densité cent fois plus élevée qu'un noyau atomique. La singularité qui en résulterait se détacherait de notre espace, par l'intermédiaire d'un trou de vers, ou " wormhole ", pour créer un autre univers, un univers-bulle, destiné à prendre des dimensions comparables au nôtre (29).

De là à penser qu'une telle civilisation serait capable de manufacturer des cosmos à sa mesure, par exemple en paramètrant les constantes fondamentales telles que la vitesse de la lumière ou la charge de l'électron, il n'y a qu'un pas. Peut-être nos descendants ultimes vendront-ils des Cosmos prêt-à-assembler (TM), comme nous le faisons aujourd'hui avec des modèles réduits ou des jeux vidéo !

Ce bref panorama des mégastructures à venir donne certes le vertige. Toutefois, même si de vastes constructions ont toujours marqué à ce jour les grandes civilisations humaines, il n'est pas évident qu'elles continuent à être une caractéristique des sociétés post-industrielles de demain. Aujourd'hui, les industries les plus importantes sont immatérielles : l'information, les spectacles, l'informatique n'exigent pas de structures de dimensions exceptionnelles. Qui sait si nos héritiers, au lieu d'élever de gigantesques tours ou d'assembler des mondes artificiels au fond du cosmos, ne passeront pas leurs existences à l'intérieur de réalités virtuelles ou deviendront adeptes d'une vie spirituelle moins matérialiste.

En attendant que ces futurs se concrétisent, je me contenterai, comme le suggérait Voltaire, de cultiver mon jardin !


Références

Mégastructures anciennes

(1) Les 7 merveilles du monde : http://perso.wanadoo.fr/jean.levant/7mdm/7mdm.htm

Mégastructures actuelles

(2) Les 7 nouvelles merveilles du monde : http://www.new7wonders.com/f/index.html
(3) NOVA, Building Big : http://www.pbs.org/wgbh/buildingbig/index.html (4) " Dossier génie civil ", Pour la science, février 1998, no. 244.

Mégastructures futures

(5) Konstantin E. Tsiolkovsky, " Grezy o Zemle i Nebe (i) Na Veste [en russe, Spéculations entre Terre et ciel et sur Vesta] " (c1895, 1959).
(6) Yuri Artsutanov, " V Kosmos na Electrovoze [en russe, Dans l'espace sur un train] ", Komsomolskaya Pravda, 31 juillet 1960.
(7) John Isaacs et al, " Satellite Elongation into a True Sky-Hook ", Science (February 11, 1966), vol. 151, pp. 682-683; also vol. 152, p. 800 and vol. 158, p. 947.
(8) Tethers in Space Handbook (1997). Disponible sur le Web à : http://astp.msfc.nasa.gov/tethers_main.html
(9) David Smitherman, " Space Elevators : An advanced Earth-space infrastructure for the new millennium ". Disponible sur le Web à : http://flightprojects.msfc.nasa.gov/fd02_elev.html
(10) The nanotube site : http://www.pa.msu.edu/cmp/csc/nanotube.html
(11) Laying the Foundation for Space Solar Power : An Assessment of NASA's Space Solar Power Investment Strategy (2001). Disponible sur le Web à : http://books.nap.edu/books/0309075971/html/index.html
(12) Voiliers solaires : http://www.u3p.net/
(13) Island One Society : http://www.islandone.org
(14) Gerald K. O'Neil et al. High Frontier : Human Colonies in Space [livre et cédérom] (c1977, 2000).
(15) John Desmond Bernal, The World, the Flesh, and the Devil (c1929, 1994). Disponible sur le Web à : http://www.santafe.edu/~shalizi/Bernal/
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(22) Paul Birch, " Supramundane Planets ", Journal of British Interplanetary Society (1991), vol. 44, pp. 169-182. Disponible sur le Web à : http://www.paulbirch.net/about.html
(23) Les supercivilisations de Kardashev : http://www.humains-associes.org/No6/HA.No6.Heidmann_Notes.html
(24) Freeman J. Dyson, " Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation ", Science (3 June 1960), vol. 131, pp. 1667-1668. Disponible sur le Web à : http://www.aeiveos.com/~bradbury/ETI/Authors/Dyson-FJ/SfASSoIR.html
(25) Les sphères de Dyson : http://www.chez.com/lesovnis/htm/dysonspheref.htm
(26) Dyson Sphere FAQ : http://www.d.kth.se/~nv91-asa/dysonFAQ.html
(27) Megastructures in Science Fiction : http://www.aleph.se/Trans/Tech/Megascale/megastruct.txt
(28) Andrei Linde, " The Self-Reproducing Inflationary Universe ", Scientific American, (November 1994), vol. 271, no. 5, pp. 48-55. Disponible sur le Web à : http://www.sciam.com/specialissues/0398cosmos/0398linde.html
(29) Alan Guth, " A universe in your backyard ", dans The Third Culture : Beyond the Scientific Revolution, John Brockman (1995). Disponible sur le Web à : http://www.edge.org/documents/ThirdCulture/y-Ch.16.html

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