Ceci est la douzième de mes « Chroniques de l’espace illustrées ». Si vous souhaitez acquérir mon livre dans sa version papier non illustrée (édition d’origine 2019 ou en poche 2020), ne vous privez pas !
Combien ça coûte ?
Combien de fois n’entend-on pas dire que l’argent mis en jeu dans l’exploration spatiale serait mieux dépensé sur Terre, à combattre la pauvreté, la faim dans le monde, les maladies, le réchauffement climatique, la pollution et autres fléaux du monde moderne ?
Plusieurs commentateurs de ce blog, au demeurant prolifiques et pleins de sapience, ne se privent pas de me faire régulièrement remarquer la misère de la condition paysanne dans la France d’aujourd’hui.
La question se posait déjà il y a cinquante ans… En 1970, en plein succès du programme Apollo, le directeur scientifique de la Nasa, Ernst Stuhlinger, reçoit une lettre de sœur Mary Jucunda, officiant en Zambie, qui lui reproche de dépenser des milliards de dollars pour la recherche spatiale alors que tant d’enfants meurent de faim. Dans une réponse d’anthologie, Stuhlinger détaille longuement les arguments justifiant les dépenses spatiales.
Il explique, par exemple, comment le satellite terrestre artificiel, en orbite autour du globe à très haute altitude, peut observer de vastes aires de terrain en un temps très court, mesurer une grande variété de facteurs indiquant l’état des cultures, du sol, les sécheresses, les précipitations, la couverture de neige, et communiquer ces informations aux stations au sol afin d’améliorer les programmes de production de nourriture.
Début de la réponse d’Ernst Stuhlinger à sœur Jucunda
Il souligne ensuite que, chaque année, un millier d’innovations techniques générées par le programme spatial sont recyclées dans les technologies terrestres. On lui doit, par exemple, les ordinateurs modernes, l’imagerie médicale, la téléphonie mobile et les chaînes de télévision par satellite, les prévisions météo, le guidage automobile par GPS, les mousses à mémoire de forme, les détecteurs de fumée, les airbags de sécurité dans les voitures, des médicaments mis au point en microgravité, et ainsi de suite. Au final, un programme spatial à quelques milliards de dollars apporte tellement de nouvelles technologies que ses retombées au bénéfice de l’humanité dépassent de loin le coût de sa mise en œuvre. Continuer la lecture →
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De Mir à la Station spatiale internationale
À la fin des années 1960, deux objectifs se présentent aux explorateurs de l’espace : d’une part la Lune, qui est facilement accessible depuis la Terre après un voyage de trois jours ; d’autre part, faire vivre des Hommes dans l’espace pour les préparer aux vols de plusieurs mois, voire plusieurs années vers la planète Mars. Les Soviétiques sont convaincus que cette dernière option est la plus importante sur le long terme, d’autant qu’ils doivent bien admettre leur défaite dans la course à la Lune.
C’est ainsi qu’en 1971, en plein déroulement du programme Apollo, la Russie place discrètement en orbite terrestre un nouveau véhicule spatial du nom de Saliout, qui veut dire « salut ». Ce gros satellite de 19 tonnes, offrant un espace habitable de 100 mètres cubes pour trois cosmonautes, est la première station spatiale orbitale.
Timbre soviétique datant de 1972 commémorant la mission Saliout 1. Les choses n’avaient pas été faciles. Lancée le 19 avril 1971 par une fusée Proton depuis le cosmodrome de Baïkonour, Saliout 1 est d’abord placée en orbite sans passagers. Un premier équipage de trois hommes est lancé quatre jours plus tard à bord d’un vaisseau Soyouz; il parvient à réaliser la manœuvre de rendez-vous et à s’amarrer à la station spatiale, mais ne peut y pénétrer à cause d’une écoutille qui reste obstinément fermée. Ils doivent renoncer et revenir sur Terre. Le 6 juin 1971 Soyouz 11 emporte un nouvel équipage de trois cosmonautes qui réussissent cette fois toutes les manœuvres. Ils restent 23 jours à bord, non sans avoir essuyé entre temps un feu dans leur étroit habitacle. Leur retour sur Terre est encore plus catastrophique : ils meurent tous trois, privés d’oxygène à la suite de le dépressurisation de leur module de descente. Ils ont droit à des funérailles nationales et leurs cendres sont scellées dans le mur du Kremlin.L’équipage de la mission Soyouz 11 composé de Gueorgui Dobrovolski, Viktor Patsaïev et Vladislav Volkov, qui finira tragiquement.
Deux ans plus tard, l’Amérique suit la même voie en plaçant en orbite permanente le troisième étage de sa grande fusée lunaire Saturn 5, rhabillée pour l’occasion en une station orbitale baptisée Skylab.
Dans ces espaces réduits, les astronautes éprouvent le stress du confinement et de la promiscuité, aggravée par les malaises du début du vol en apesanteur et les difficiles conditions hygiéniques, qui rendent invivables les séjours de longue durée.
Ensemble long de 35 mètres et d’une masse de 90 tonnes dont le module principal est réalisé à partir du troisième étage de la fusée lunaire géante Saturn V, Skylab est mise en orbite le 14 mai 1973. Le premier équipage la rejoint quelques jours plus tard. Trois équipages y séjourneront entre 1973 et 1974, dont le dernier, durant près de 84 jours, établira un record provisoire. Les astronautes réalisent à bord de nombreuses observations scientifiques et étudient l’adaptation de l’homme à l’espace. Ici l’astronaute Conrad teste le système de douche.
C’est avec le lancement de la station orbitale Mir, en 1986, que les Soviétiques marquent un pas décisif dans les opérations de survie d’équipages. Avec l’arrimage de cinq modules, la station s’agrandit de façon importante, et une quantité d’améliorations de tous ordres, comme la relève d’équipage et les cargos de ravitaillement, permet d’envisager des vols de plus de six mois.
Superbe photographie de la station russe Mir et ses cinq modules d’habitation, prise depuis la navette spatiale Atlantis en 1997.
La station s’ouvre alors aux vols internationaux, dans lesquels les Américains prennent une part très active. Mir sera une grande réussite. Restée quinze ans en orbite, elle a accueilli 103 passagers appartenant à 13 nations, et a permis de faire 23 000 expériences scientifiques dans l’espace.
Russes et Américains réunis dans la station spatiale Mir en 1995
Mais avec le vieillissement de la station et l’effondrement économique de la Russie, Mir est abandonnée en 2000 et se désintègre lors de son retour sur Terre, l’année d’après. Continuer la lecture →
En octobre 2017, un objet en provenance de l’espace interstellaire est repéré par le télescope Pan-STARRS 1 à Hawaï : il traverse notre système solaire, passant relativement près de la Terre (à 30 millions de kilomètres). C’est le premier de ce type à être détecté. Baptisé Oumuamua (« éclaireur » en langue hawaïenne), il suscite aussitôt l’intérêt des astronomes. D’où vient-il, de quoi est-il composé, quelle est son histoire ?
La trajectoire d’Oumuamua, hyperbolique et fortement inclinée par rapport au plan de l’écliptique, indique qu’il s’agit d’un objet interstellaire. Après être passé au plus près du Soleil en septembre 2017, il poursuit son voyage vers la constellation de Pégase.
Des observations ultérieures effectuées en radioastronomie suggèrent qu’Oumuamua est environ dix fois plus long que large, de couleur rouge foncé, dense et riche en métal. Une vue d’artiste le représentant en forme de cigare circule avec succès sur Internet.
Une spectaculaire vue d’artiste attribuant à Oumuamua une forme très allongée, qui a fait la une des médias.
Les spécialistes des “petits corps” estiment qu’il s’agit d’un astéroïde ou d’une comète expulsé de son système planétaire d’origine, peut-être vestige d’une planète déchiquetée. Mais pour Avi Loeb, président du Département d’Astrophysique de Harvard, sa forme est trop étrange pour être naturelle.
Abraham (Avi) Loeb, au Département d’Astronomie de l’Université de Harvard.
Dans un très sérieux article publié fin 2018 avec un de ses étudiants, il lance l’hypothèse qu’Oumuamua est une sonde interstellaire envoyée vers nous par une civilisation extraterrestre avancée afin de nous délivrer un message. Comme la majorité des collègues, j’avais estimé à l’époque l’idée intelligente et audacieuse, mais farfelue. Elle faisait irrésistiblement penser au scénario de Rendez vous avec Rama, un roman de science-fiction publié en 1973 par Arthur C. Clarke que tous les amateurs du genre connaissent bien.
Loeb a cependant développé sa thèse dans un livre qui bénéficie d’une sortie mondiale (heureux auteurs anglo-saxons et formidable machine éditoriale américaine !), dont la version française s’intitule Le premier signe d’une vie intelligente extraterrestre.
A priori c’est le genre de livre à sensation qui m’aurait de prime abord agacé. Cependant, je connais son auteur. Loin d’être un de ces vulgarisateurs fantaisistes qui font de temps en temps la une des médias avec des titres accrocheurs, Loeb est un authentique scientifique qui a publié de très sérieux articles sur un large éventail de sujets, allant de la cosmologie aux trous noirs. Je suis donc bien placé pour apprécier ses contributions. Il m’avait d’ailleurs personnellement reçu en juin 2019 à Harvard, lors du dîner de gala de la conférence organisée pour fêter la première image télescopique d’un trou noir obtenue deux mois plutôt par son équipe, et qui confirmait mes calculs effectués 40 ans auparavant (d’où l’invitation).
Conférence plénière sur l’imagerie des trous noirs que j’ai donnée le 23 mai 2019 à la conférence Black Hole Initiative de l’Université de Harvard, organisée par l’Event Horizon Telescope Consortium. Avi Loeb me tend le micro après son discours de présentation de mes travaux.
Loeb est un esprit particulièrement imaginatif. Avec cet ouvrage grand public il se révèle aussi excellent écrivain, soignant aussi bien le fond scientifique que le style littéraire. On en jugera par cette simple phrase : « une photovoile emportée par la bourrasque d’une supernova me fait penser au pappus duveteux d’une graine de pissenlit, soufflé par le vent vers un sol vierge à féconder ».
Dès l’introduction, il rappelle que l’une des questions fondamentales de l’humanité, sans doute celle qui nous interpelle le plus à travers le prisme de la science, de la philosophie et de la religion, est : sommes-nous seuls dans l’univers ? Et, de façon plus pointue, y a-t-il d’autres civilisations conscientes qui explorent l’espace interstellaire et laissent des témoignages de leurs entreprises ? Continuer la lecture →
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Piétons du cosmos
Nous sommes le 18 mars 1965. L’URSS lance le vaisseau spatial Voskhod 2 en orbite terrestre avec deux cosmonautes à bord, dont l’ingénieur Alexeï Leonov. Son nom va entrer dans la grande histoire de l’exploration spatiale. Par l’intermédiaire d’un sas ouvert sur le vide, Leonov, équipé d’un scaphandre, effectue la première sortie dans l’espace. Il y passe une vingtaine de minutes, accroché au vaisseau par un simple cordon.
Cliché historique de Leonov effectuant la première sortie dans l’espace.
La télévision soviétique retransmet des images en temps réel de l’exploit. On voit le cosmonaute flotter à côté du sas dans l’espace cosmique. La mission frôle cependant le drame. Une fois dans l’espace, la combinaison de Leonov, trop gonflée par la pression, devient rigide et l’empêche de rentrer par la trappe de sortie. Après dix minutes de lutte fébrile, il réussit à ouvrir une valve pour la dégonfler et peut retourner à bord, pris de vertiges dus à la baisse de pression, mais sain et sauf.
Retour triomphal à Moscou d’Alexei Leonov et son coéquipier Pavel Beliaïev (à sa gauche). De fait la mission a frôlé la catastrophe à plusieurs reprises, et ce sera le dernier vol de la série Voskhod. Outre le problème de la combinaison de Leonov, le système d’orientation automatique du vaisseau permettant sa rentrée atmosphérique s’est révélé déficient. Les deux cosmonautes ont réussi à la faire manuellement, atterrissant cependant à 400 km de la zone prévue dans deux mètres de neige, et passant deux jours dans la nature avant d’être récupérés !
L’événement fait grand bruit. Trois mois plus tard, Edward White fait la première sortie américaine dans l’espace durant seize minutes, s’aidant d’un pistolet à air comprimé pour maîtriser ses mouvements.
Première sortie américaine le 3 juin 1965, avec Edgar White.
Ces deux exploits marquent le début des sorties extravéhiculaires, c’est-à-dire les activités réalisées à l’extérieur d’un véhicule spatial par un astronaute revêtu d’une combinaison. Par la suite et pour des raisons de sécurité, les astronautes effectueront leurs sorties en binôme et resteront attachés au véhicule spatial par un câble, jusqu’à ce qu’en 1984 Bruce McCandless soit le premier à réaliser une sortie autour de la Terre sans être relié au vaisseau, se mouvant dans l’espace au moyen d’un fauteuil équipé de petits propulseurs – auxquels il fallait faire pleinement confiance !
La spectaculaire première sortie extravéhiculaire “libre” (sans cordon ombilical) effectuée par Bruce McCandless lors de la mission STS-41B de la navette spatiale Challenger. Dans une interview donnée en 2015, il a commenté ainsi sa sortie “Ma femme [Bernice] était dans la salle de contrôle de la mission, et il y avait pas mal d’appréhension. Je voulais dire quelque chose ressemblant à ce que Neil [Armstrong] avait déclaré en se posant sur la lune, alors j’ai dit “C’était peut-être un petit pas pour Neil, mais pour moi c’est un sacré grand saut” . Cela a un peu relâché la tension.”
L’Homme n’étant pas du tout fait pour vivre dans le vide hostile de l’espace sans équipements spéciaux, la combinaison est cruciale. L’équipement doit fournir à l’astronaute l’oxygène, évacuer le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau expirés, et assurer une protection thermique tout en autorisant une mobilité maximale. S’ajoutent généralement à ces fonctions un système de communications, une protection partielle contre les rayons cosmiques et les micrométéorites, et la possibilité pour son occupant de boire. Le piéton de l’espace dispose alors d’une autonomie de huit heures au maximum pour mener à bien des tâches extravéhiculaires nécessitant un outillage adapté au port de la combinaison.
Le russe Anatoly Solovyev détient le record du temps passé lors de sorties dans l’espace : 82 heures 22 minutes en 16 sorties distinctes, effectuées en 1997 lors de la mission Mir 24. Il est ici accompagné de l’ingénieur Pavel Vinogradov pour réparer le panneau solaire Spektr endommagé de la station spatiale Mir.
Les premières femmes à sortir dans l’espace ont été une Russe et une Américaine, et en 1988 ce fut le tour d’un Français, Jean-Loup Chrétien, sorti six heures lors d’une mission de la station spatiale russe Mir.
A gauche, timbre commémoratif de la russe Svetlana Savitskaya, première femme à sortir dans l’espace le 25 juillet 1984 (mission Soyuz T-12). A droite, Jean-Loup Chrétien a été en 1982 le premier spationaute Européen (mission franco-russe PVH sur Saliout 7), et le 9 décembre 1988, le premier non-russe et non-américain à effectuer une sortie extra-véhiculaire (Mission Aragatz sur la station Mir). Sa sortie a duré 5h57, alors record de durée pour une EVA.
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Anecdotes spatiales
Il y a la grande histoire de l’exploration spatiale, et puis il y a la petite, celle qui se raconte plaisamment, qui met en avant des détails secondaires mais inattendus de l’action principale. En voici quelques anecdotes.
En 1961, la rentrée atmosphérique du vaisseau russe Vostok 2 manque de tourner à la catastrophe. Le module de service ne se détache pas du module de descente et la séparation n’a lieu que tardivement. Guerman Titov réussit de justesse à s’éjecter, mais son parachute manque de débouler sur un train de marchandises en marche. Arrivé enfin au sol sain et sauf, il s’empare d’une grosse canette de bière et, devant un comité d’accueil médusé, il la siffle d’une traite pour se remettre de ses émotions.
Vostok 2 a emmené Guerman Titov en orbite pour un jour 1 heure et 18 minutes afin d’étudier les effets du manque de gravité sur le corps humain. À l’inverse de son prédécesseur Gagarine, Titov a brièvement pris le contrôle manuel de l’appareil. Sur cette galerie de photos on le voit dans sa cabine souffrir du mal de l’espace, puis se ressaisir et utiliser son appareil photo pour prendre des clichés de la Terre. Après son atterrissage mouvementé il se présente en héros aux officiels venus l’accueillir et siffle une canette de bière.
Autre incartade au strict règlement alimentaire due à l’Américain John Young au cours de la mission Gemini 3 : il emporte en cachette dans la poche de sa combinaison un sandwich au corned-beef et commence à le manger sous les yeux effarés de son copilote Gus Grissom. L’affaire fait scandale, John Young est réprimandé, ce qui ne l’empêchera pas quelques années plus tard de commander la mission Apollo 16, au cours de laquelle il restera soixante et onze heures à la surface de la Lune ! Et après moult rapports et commissions d’experts, le corned-beef sera officiellement autorisé dans les navettes spatiales en 1981.
Gus Grissom et John Young font équipe lors de la mission Gemini 3. A un moment Young sort de la poche de sa combinaison spatiale un paquet. Un dialogue s’ensuit (je traduis en français) : “Qu’est-ce que c’est?” demande Grissom. “Un sandwich au corned-beef, ” répond Young. “D’où ça sort?” demande Grissom. Young explique : “Je l’ai apporté avec moi. Voyons quel goût il a. Ça sent bon, n’est-ce pas?” A droite, un sandwich au corned-beef sous cellophane est exposé au Grissom Memorial Museum (Mitchell, Indiana) pour immortaliser la scène.
Autres fantaisies qui ne sont plus d’ordre culinaire : Neil Armstrong, le héros impavide de la mission Apollo 11 et premier homme à marcher sur la Lune, a pour sa part secrètement emporté un ours en peluche. Continuer la lecture →
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Rêves d’univers
« Nous rêvons de voyages à travers l’Univers, mais l’Univers n’est-il pas en nous ? » s’interroge en 1793 le poète allemand Novalis. Dans sa Poétique de l’espace de 1957, Gaston Bachelard évoque à son tour le double univers du cosmos et des profondeurs de l’âme humaine. Science et poésie peuvent faire bon ménage, l’astronomie et l’exploration spatiale étant particulièrement propices aux rêveries poétiques.
Je vous propose une brève promenade dans le jardin enchanté de la poésie cosmique avec quatre textes peu connus. Le premier est extrait d’un grand rêve cosmique intitulé La Comète, publié en 1820 par l’Allemand Jean Paul (de son vrai nom Johann Paul Friedrich Richter) :
« Bientôt ne resta plus de notre ciel que le soleil, semblable à une petite étoile, et les flammèches de quelques queues de comètes qui s’en approchaient. Nous passions maintenant entre les soleils d’un vol si rapide qu’à peine ils prenaient un instant à nos yeux la grandeur de lunes, avant de se fondre, derrière nous, en infimes nébuleuses ; et leurs terres, sur notre passage accéléré, ne nous apparaissaient pas. Enfin, le soleil de notre Terre, Sirius, toutes les constellations et la Voie lactée de notre ciel ne furent plus sous nos pieds qu’une claire nébuleuse au milieu de petites nuées plus lointaines. Ainsi traversions-nous les solitudes étoilées ; les cieux, successivement, s’épanouissaient devant nous et se resserraient derrière nous – et des Voies lactées s’accumulaient dans le lointain, comme l’Arc de Triomphe de l’Esprit Infini. »
Un choix des plus belles rêveries cosmiques de Jean Paul a été traduit en français et commenté par Albert Béguin. En particulier, le récit “La Comète” s’inspire du spectaculaire passage de la Grande comète de 1811 (C/1811 F1), qui resta visible pendant 9 mois à l’œil nu et marqua profondément ses contemporains. Sa conjonction avec une importante vague de chaleur a suscité des inquiétudes de fin du monde, dont on trouve l’écho dans la littérature de l’époque. De façon plus positive, elle est associée à une année d’excellents vins en Europe!
Le deuxième texte est dû à la plume féconde de Blaise Cendrars, grand poète et navigateur devant l’Éternel. En 1926, il écrit L’Eubage, voyage intersidéral au cours duquel des marins lèvent l’ancre et se rendent dans les parages du ciel :
« Nous quittâmes la Terre pour entrer dans cet océan de lumière solaire qu’est notre atmosphère respirable. Ayant atteint ses extrêmes limites, nous nous engageâmes résolument dans les rapides de la région de l’ozone. Nous allions si vite que nous ne pouvions estimer la vitesse acquise et qu’il nous semblait rester immobiles. La Terre était invisible dans notre sillage et devant nous, les astres n’existaient plus. Enfin, nous fîmes la grande chute dans le vide, éclaboussés par une écume d’étoiles. »
Pour Blaise Cendrars, l’exploration spatiale est une pure aventure poétique. Durant sa convalescence après ses blessures de guerre, Jacques Doucet – riche couturier ami des arts et des artistes- lui verse une petite rente mensuelle pour écrire les douze chapitres de “l’Eubage, Aux antipodes de l’Unité” (1926). Il s’agit d’un admirable voyage intersidéral dans lequel les marins lèvent l’ancre, quittent la Terre et se rendent dans les parages du ciel.
Dès l’envol du premier cosmonaute russe, en 1961, le poète Charles Dobzynski s’enthousiasme. Dans son Opéra de l’espace, sa description du décollage d’une fusée réconcilie la poésie la plus pure avec la technologie la plus aride – celle des propulseurs :
« Puissance de l’air lourd, musculature du métal dans le faisceau de la fusée attelée à la foudre, ramification d’éclats et d’explosions dans l’épiderme atmosphérique, avez-vous entendu la stridence de l’astronef striant ce que l’on nommait dérisoirement l’éther ? Oisellerie de flammes, l’astronef s’enfonce dans l’infini avec cet abandon tranquille du dormeur ou du noyé. Le vide est chair, et dans ce ventre sans parois l’astronef-graine fonde le futur. »
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Objectif Lune
Bras de fer symbolique entre Nikita Khrouchtchev et John F. Kennedy à propos de l’affaire des missiles de Cuba, qui a mené les deux blocs au bord de la guerre nucléaire.
1962. La guerre froide bat son plein, exacerbée par la crise des missiles de Cuba. Les activités spatiales militaires permettent de développer au pas de charge toute la panoplie des technologies nécessaires pour envoyer un Homme sur la Lune. Côté américain, les programmes Gemini et Apollo se voient attribuer des budgets colossaux. Côté russe, la station orbitale permanente devient l’objectif à long terme, sans toutefois écarter la Lune des projets immédiats.
Une cinquantaine de missions lunaires américaines et soviétiques vont ainsi se dérouler dans les quinze années qui suivent. Certaines placent en orbite lunaire des satellites transmettant des photographies détaillées de la surface, d’autres font atterrir des modules capables d’analyser le sol de notre satellite naturel.
En 1966, Luna 9 réussit la très délicate manœuvre de l’alunissage en douceur. Le premier drapeau à « flotter » sur la Lune est soviétique !
Le 3 Février 1966, la sonde soviétique Luna-9 est le premier vaisseau spatiale à se poser en douceur sur la Lune. Les 4 et 5 février , elle transmet 3 clichés panoramiques pris par une caméra optique mécanique spécialement construite par les ingénieurs russes. Les images sont transmises sous forme de signaux vidéo analogiques à un débit équivalent à 500 pixels/ligne.
Pour ne pas rester en arrière, les Américains réussissent à leur tour l’alunissage avec la sonde Surveyor 1, et à peine un an plus tard Surveyor 6 est le premier module capable de redécoller.
Le programme Surveyor de la NASA a, entre juin 1966 et janvier 1968, expédié sept sondes automatiques sur la Lune pour démontrer la faisabilité d’un alunissage en douceur. .Cinq vaisseaux, dont le premier Surveyor 1, y sont parvenus, mais deux ont échoué : Surveyor 2 s’est écrasé après une correction de trajectoire ratée, and Surveyor 4 a explosé avant d’atteindre le sol. Le 17 novembre 1967, les moteurs de Surveyor 6 sont mis à feu durant 2,5 secondes, ce qui permet à la sonde de décoller du sol lunaire de 3 à 4 mètres et d’atterrir à 2,4 mètres de sa position d’origine. Ce « saut de puce » lunaire a été le premier décollage depuis la surface de notre satellite.
Cinq sondes Lunar Orbiter sont placées en orbite pour cartographier 99 % de la surface lunaire et définir les sites d’atterrissage des missions Apollo.
Cette photographie du cratère Copernicus prise par la sonde Orbiter 2 le 24 Novembre 1966 a suscité un tel enthousiasme qu’elle a été baptisée “Image du siècle”.
Pour des raisons de mécanique céleste, le voyage Terre-Lune aller-retour se présente de façon optimale lors de certaines fenêtres de tir périodiques et prévisibles. Une fenêtre se présente fin décembre 1968. Le premier vol humain en orbite lunaire est réalisé par le vaisseau Apollo 8, dont les trois membres d’équipage passent Noël à 380 000 kilomètres de chez eux. Les missions s’enchaînent avec succès.
Apollo 8 est le premier vaisseau spatial avec équipage à atteindre la Lune, à s’y mettre en orbite sans se poser et à en revenir. Les trois astronautes Frank Borman, James Lovell et William Anders sont les premiers à assister à un lever de Terre depuis son satellite naturel et à le photographier. A gauche, photo de l’équipe en orbite autour de la Lune, Borman au centre. A droite, première image de la Terre entière prise par les humains, probablement photographiée par William Anders. Le Sud est en haut, l’Amérique du Sud est au milieu.
En mai 1969, Apollo 10 se met en orbite lunaire et teste toutes les manœuvres conçues pour l’alunissage.
La Terre, la Lune et l’alunisseur d’Apollo 10 vus de la capsule orbitale en mai 1969. Apollo 10, quatrième mission avec équipage du programme américain, est une répétition générale pour le premier atterrissage lunaire qui aura lieu deux mois plus tard.
Enfin le 21 juillet 1969, Apollo 11 dépose le module Eagle sur la mer de la Tranquillité. Continuer la lecture →
Ceci est la sixième de mes « Chroniques de l’espace illustrées ». Si vous souhaitez acquérir mon livre dans sa version papier non illustrée (édition d’origine 2019 ou en poche 2020), ne vous privez pas !
Animaux dans l’espace
Avant que des êtres humains soient embarqués dans l’espace, ce sont nos amis les animaux qui ont servi de cobayes. Le 19 septembre 1783 déjà, un coq, un mouton et un canard font l’expérience du premier vol habité en montgolfière. Cela se passe devant le château de Versailles, en présence du roi Louis XVI. Leur nacelle s’élève jusqu’à 480 mètres de hauteur avant de redescendre, ils sont recueillis bien vivants.
Deux gravures d’époque illustrant le vol en montgolfière du 19 septembre 1783 avec des animaux. Contrairement à ce suggère l’illustration de droite, l’expérience s’est effectuée en grande pompe au Château de Versailles, devant le Roi. Un mouton, un coq et un canard (enfermés dans un panier d’osier et non pas à l’air libre!) furent ainsi les premières créatures vivantes à voler dans une machine fabriquée de main d’homme. On alluma d’abord un feu, alimenté par de vieilles chaussures, de la viande en décomposition et de la paille humide afin de faire beaucoup de fumée – on croyait alors que c’était la fumée qui ferait élever l’engin, et non pas l’air chaud. Quand tout le monde lâcha en même temps les cordes qui retenaient le ballon au sol, ce dernier s’éleva majestueusement mais une rafale la renversa sur le côté. Heureusement l’aérostat se redressa, s’éleva à près de 500 mètres et atterrit trois kilomètres plus loin. À part une dispute entre le coq et le chien, tout s’était bien déroulé….
L’aventure spatiale du XXe siècle offre un scénario identique, à ceci près qu’un vol à bord d’une fusée ou d’un satellite artificiel est autrement périlleux qu’une simple ascension en ballon dans la basse atmosphère. Au départ, les scientifiques ne savent pas si l’être humain peut survivre aux fortes accélérations de départ et aux longs séjours en apesanteur. Dès 1948, Américains et Soviétiques commencent donc à expérimenter avec des animaux. Les Russes utilisent d’abord des lapins, des rats et des souris pour des vols sans retour, puis des chiennes, qu’ils tentent de ramener vivantes sur Terre. Les Américains préfèrent les singes, dont la physiologie est plus proche de celle de l’Homme. Nombre d’entre eux sont sacrifiés au nom de la science, lors des phases de décollage, de retour au sol des fusées, ou dans les vols orbitaux.
Les premières créatures vivantes envoyées dans l’espace ont été des mouches à fruits, à bord d’une fusée V2. Lors du vol du 20 février 1947 elles ont atteint une altitude de 108 km, puis ont été récupérées vivantes dans une petite capsule parachutée. Trois quarts de siècle plus tard on continue à étudier leur comportement dans l’espace à bord de la Station Spatiale Internationale. En 1953 l’US Air Force a fait un film sur le comportement de souris dans l’espace. A droite, le premier singe dans l’espace, Albert II, a atteint le 4 juin 1949 une altitude de 134 km mais a péri à la descente à cause d’un problème de parachute. Ses congénères Albert I, II et IV ont également péri dans l’explosion de leurs fusées.
C’est ainsi que le 3 novembre 1957, une chienne noir et blanc nommée Laïka embarque à bord de Spoutnik 2. Le lancement est effectué sans tests préliminaires et dans la précipitation, s’agissant de damer le pion aux Américains. Le satellite atteint effectivement son orbite, Laïka est le premier être vivant à voyager dans l’espace interplanétaire. Las, il n’a jamais été prévu que Spoutnik 2 revienne. Équipée d’une combinaison de cosmonaute et enfermée dans un petit habitacle, Laïka s’affole au décollage, son cœur bat la chamade. Après la mise sur orbite, la température de la capsule monte à 41 degrés. Laïka met cinq heures à mourir de déshydratation, de chaleur et de convulsions. Spoutnik 2 se consumera dans l’atmosphère quelques mois plus tard. Quarante ans après, une statue a été érigée à Moscou en l’honneur de Laïka. On lui devait bien cela.
Commémoration du vol de Laïka à bord de Spoutnik 2 le 3 novembre 1957
Heureusement, beaucoup d’animaux ont survécu. C’est notamment le cas avec la mission Spoutnik 5, en 1960, qui embarque 2 chiennes nommées Belka et Strelka, 40 souris, 2 rats, des centaines d’insectes, des végétaux tels que maïs, blé, oignons et champignons, des bactéries et des préparations de peau humaine. Tous sont récupérés sur Terre en parfait état. Strelka a plus tard donné naissance à 6 chiots, dont l’un a été offert à John Kennedy pour son fils ! Continuer la lecture →
Ceci est la cinquième de mes « Chroniques de l’espace illustrées ». Si vous souhaitez acquérir mon livre dans sa version papier non illustrée (édition d’origine 2019 ou en poche 2020), ne vous privez pas !
De Gagarine à Kennedy
Après la récupération réussie d’animaux envoyés dans l’espace, toute l’attention est désormais tendue vers un seul objectif : l’Homme. Aux États-Unis le programme Mercury fait l’objet d’une propagande effrénée. On se pose la question de savoir qui embarquer : un condamné à mort gracié, un acrobate de cirque, un voltigeur aérien ? On se rabat finalement sur le pilote de chasse, dont la discipline est à toutes épreuves. Le film L’étoffe des héros de Philip Kaufman est un document très réaliste sur les problèmes de la sélection. La NASA prévoit le lancement d’une capsule habitée pour la fin avril 1961.
Le film de 1983 “L’étoffe des héros” est adapté du remarquable roman de Tom Wolfe paru en 1979.
Le programme russe, lui, est beaucoup plus discret mais suit le même chemin en sélectionnant le profil du candidat idéal: un bon soldat avant tout. Il est vrai que les chances de réussite du lancement ne sont à l’époque que de 50 %. Après une sélection féroce, le pilote de chasse russe Youri Gagarine fait partie, avec son collègue German Titov, des deux derniers candidats au premier vol humain orbital de l’histoire. La commission tranche en faveur de Gagarine, dont les origines plus modestes symbolisent « l’idéal de l’égalité soviétique ». Déçu, Titov ne bronche pas mais il ne félicite pas Gagarine comme il serait d’usage.
Gagarine et Titov en 1961
Le 12 avril 1961 à 08:40, l’agence Tass annonce qu’un homme a pris place à bord de Vostok 1, un vaisseau spatial de 4 tonnes et demi. Gagarine a accompli une révolution complète autour de la Terre durant 108 minutes, en orbite basse montant jusqu’à 327 km d’altitude, et il a été récupéré vivant sur le territoire de l’URSS. La grande Histoire de l’exploration spatiale a désormais son Christophe Colomb.
Article du 13 avril 1961 dans Literatournaïa gazeta relatant le vol de Youri Gagarine. A droite, le module de descente de Vostok1, sorte de grosse boîte de conserve dans laquelle Gagarine n’avait aucune liberté de mouvement!
Dans le monde c’est la stupeur. Après le camouflet de Spoutnik 1, L’URSS a de nouveau damé le pion aux Américains. En toute hâte, ces derniers expédient le 5 mai Alan Shepard à 180 km d’altitude, mais dans un petit bond balistique d’à peine 15 minutes. Les Russes, eux, frappent encore plus fort au mois d’août. Gagarine n’a séjourné dans l’espace que le temps d’une orbite. Le deuxième vol de Vostok, lui, va durer 25 heures, soit 17 orbites. Titov tient sa revanche, mais la mission ne se déroule pas sans quelques péripéties. Au bout de quelques tours de Terre le cosmonaute ressent pour la première fois le mal de l’espace. Il parvient malgré tout à filmer durant 10 minutes l’horizon courbe de notre planète. Un grande première à nouveau. Son état s’améliore, il boucle la dernière orbite, s’éjecte du module de descente et regagne le sol en parachute et en parfaite santé. Il a 25 ans, Titov reste à ce jour le plus jeune être humain à être allé dans l’espace.
Ce poster célébrant le vol de Titov à bord de Vostok 2 porte les signatures des 9 premiers cosmonautes soviétiques Gagarine, Titov, Nikolaev, Popovich, Bykovsky, Tereshkova, Komarov, Egorov et Belyaev sous l’inscription manuscrite de Gagarine disant: “Le vol de Guerman Titov est une preuve de plus de la grandeur et de la puissance de la Science et de la Technique Soviétiques”.
Comme annoncé dans le billet précédent consacré à Roger Penrose, ce second billet « Nobel de physique 2020 » s’attache aux travaux de Genzel, Ghez et consorts sur le Centre Galactique et son putatif trou noir. Putatif, car rien ne prouve encore de façon irréfutable que l’objet compact et massif qui se tient au centre de notre galaxie, Sagittarius A*, est bel et bien un trou noir délimité par son horizon des événements, tel qu’il est décrit par la relativité générale, ou bien un objet exotique aux propriétés similaires, dont l’existence, bien qu’improbable, n’est pas interdite dans certaines théories alternatives de la gravité.
A cet égard il est intéressant de noter que le communiqué de l’Académie des sciences de Suède mentionne que Reinhard Genzel et Andrea Ghez sont récompensés pour « la découverte d’un objet compact supermassif dans le centre de notre galaxie », sans mentionner le terme de trou noir.
Et de fait, les remarquables travaux effectués depuis trente ans par les équipes de Genzel à l’Observatoire Européen Austral du Chili, puis de Ghez au télescope Keck de Hawai, ne démontrent aucunement l’existence d’un trou noir, même si en l’état actuel de nos connaissances cela reste l’hypothèse de loin la plus plausible. Si les observations télescopiques de l’ombre d’un trou noir, effectuées par l’Event Horizon Telescope (EHT) en avril 2017 et publiées en 2019 (dont on aurait pu croire qu’elle leur aurait valu rapidement le Nobel) avait pu fournir l’image de Sagittarius A* plutôt que celle de la plus lointaine source M87*, nul doute que le communiqué aurait été formulé différemment. Mais voilà, à cause de la trop grande variabilité temporelle de la luminosité du disque d’accrétion autour de Sagittarius A*, le complexe programme de reconstitution d’images de l’EHT a pour l’heure pu fournir une indication convaincante de l’existence d’un trou noir dans M87*, mais pas dans Sagittarius A*.
Comme je l’explique plus longuement ci-dessous, les travaux des lauréats Genzel et Ghez ont été consacrés à l’étude de la dynamique orbitale d’étoiles gravitant autour et très près du Centre Galactique, et à en déduire la valeur de la masse de l’objet compact responsable de leurs vitesses « anormalement » élevées.
Je reprends maintenant quelques éléments déjà publiés dans mon ouvrage de 2006 « Le destin de l’univers, trous noirs et énergie sombre » et réactualisés à travers diverses conférences sur le sujet que j’ai récemment données.
Le centre dynamique de la Galaxie, dans la direction de la constellation du Sagittaire, se dissimule à la vue des astronomes par de gigantesques bancs de gaz et de poussières cosmiques. Sur 1 000 milliards de photons émis dans le domaine visible, un seul survit au voyage de 25 000 années-lumière qui le sépare de la Terre. Dans ces conditions, l’observation du centre galactique au moyen des télescopes traditionnels est sans espoir. Par bonheur pour les astronomes, la radiation électromagnétique a un large spectre s’étendant des ondes radio aux rayons gamma, et certaines longueurs d’onde peuvent franchir l’obstacle des poussières. C’est le cas des rayonnements radio, infrarouge, X durs et gamma.
Tout se passe dans une région de 30 années-lumière. La luminosité « bolométrique » – somme de toutes les contributions radio, infrarouge, X, etc. – atteint 10 millions de fois la luminosité solaire. On y trouve deux sources radio : Sagittarius A Est, qui a toutes les caractéristiques d’un reste de supernova, et Sagittarius A Ouest, qui présente une superposition de deux types d’émission radio ; l’une est « thermique », c’est-à-dire qu’elle provient du rayonnement naturel d’un nuage d’hydrogène moléculaire en forme de mini-spirale ; l’autre, au cœur même de Sagittarius A Ouest, est produite par des électrons animés de vitesses proches de celle de la lumière – il s’agit du rayonnement synchrotron.
En haut à gauche: Image radio de Sagittarius A prise au VLA (en fausses couleurs). La région brillante est la source compacte Sagittarius A*, censée abriter un trou noir supermassif. En bas à gauche: Zoom sur Sagittarius A Ouest, montrant la structure spirale du nuage d’hydrogène moléculaire. A droite : Zoom sur le centre galactique dans le proche infrarouge obtenu en 2002 au VLT. La position de Sagittarius A* est indiquée par les flèches jaunes. Le champ embrasse un peu plus d’une année-lumière.
Cette source non thermique, baptisée Sagittarius A* (l’astérisque évoque son apparence ponctuelle et met en relief l’unicité de cette radiosource au sein du complexe plus large de Sagittarius A), est la plus puissante de toutes les radiosources de la Galaxie. Sa luminosité est 10 fois supérieure à la luminosité optique du Soleil. Mais le plus remarquable est sa compacité : l’émission provient d’une région plus petite que 3 milliards de kilomètres, c’est-à-dire de la taille de l’orbite de Saturne ou celle d’une géante rouge. Il est impossible de « caser » un amas d’étoiles dans un volume aussi faible. L’émission radio est donc due à un astre unique. Quels sont les types d’astres capables d’émettre du rayonnement radio synchrotron ? Pour diverses raisons, les hyopthèses d’un pulsar, d’une source X binaire ou d’un reste de supernova sont exclues. De toute façon, l’astre responsable de l’émission radio ne peut avoir une masse d’ordre stellaire. Si c’était le cas, il serait animé d’une vitesse propre typique de celle des étoiles dans le centre de la Galaxie, qui est de 150 km/s. Cette vitesse se traduirait par un lent déplacement de la source radio sur la sphère céleste. Un tel mouvement n’est pas observé. Les mesures confirment que l’astre doit rester au repos au centre de la Galaxie ; sa masse doit donc excéder largement celle d’une étoile. Reste l’hypothèse d’un trou noir de quelques millions de masses solaires, compatible avec les observations radioastronomiques. Continuer la lecture →
Le prix Nobel de physique 2020 a été annoncé mardi 6 octobre en fin de matinée. L’Académie des sciences de Suède a récompensé trois pionniers de la recherche sur les trous noirs en la personne du théoricien britannique Roger Penrose (à qui va la moitié du prix) pour avoir découvert « que la formation d’un trou noir est une prédiction solide de la théorie de la relativité générale », des astronomes allemand Reinhard Genzel et américaine Andrea Ghez (qui se partagent l’autre moitié) pour « la découverte d’un objet compact supermassif dans le centre de notre galaxie ».
Les trois lauréats 2020 (un peu plus jeunes qu’actuellement !)
Autant dire que j’ai été extrêmement surpris par cette annonce, et ce pour deux raisons. La première est que je ne pensais pas que le prix Nobel serait attribué deux années de suite à l’astrophysique. Souvenons-nous en effet que le prix 2019 était allé à un trio comprenant déjà un théoricien de l’astrophysique, Jim Peebles, pour ses travaux en cosmologie, et aux deux astronomes Michel Mayor et Didier Queloz pour leur découverte observationnelle de la première planète extrasolaire. Cette année la communauté des physiciens s’attendait donc plutôt à un prix récompensant les domaines de la théorie quantique et/ou de la physique des particules ainsi qu’aux innombrables expériences de laboratoire qui s’y rapportent. Il n’en a rien été, et c’est très bon signe pour les sciences de l’univers, qui semblent avoir le « vent en poupe » auprès de l’Académie suédoise !
Ma seconde surprise, bien plus grande encore, est que le prix récompense des travaux sur les trous noirs, ces énigmatiques puits de l’espace-temps dont ni matière ni lumière ne peuvent s’échapper. Non pas que le sujet ne le mérite pas, bien au contraire – je n’ai pas passé pour rien quarante années de passionnantes recherches sur ces objets exotiques ! –, mais c’est le choix des lauréats qui a de quoi surprendre. On m’aurait dit à l’avance : le prix Nobel va récompenser trois chercheurs pour leurs travaux sur les trous noirs, j’aurais immédiatement pensé, pour la partie observationnelle, aux deux directeurs, l’un américain, l’autre européen, de l’Event Horizon Telescope – qui, je le rappelle, à l’issue d’une quête de près de 20 ans, a délivré en avril 2019 la première image télescopique du trou noir géant situé au centre de la galaxie M87 –, et pour la partie théorique, au néo-zélandais Roy Kerr (86 ans) qui a découvert en 1963 la solution exacte des équations de la relativité générale décrivant un trou noir en rotation (la situation astrophysique générique).
Voir ici la conférence plénière que l’équipe américaine de l’Event Horizon Telescope m’avait invité à donner en mai 2019 à l’Université de Harvard.
Entendons-nous bien, ceci n’est pas une critique du choix de l’Académie suédoise (qui par le passé a pu en effet se montrer contestable !) : pour moi, nul autre physicien que Roger Penrose méritait davantage le prix théorique. Pour la partie observationnelle, le choix de Genzel et Ghez – dont les travaux de longue haleine exclusivement centrés sur la traque du putatif trou noir galactique Sagittarius A* font référence – me semble plus diplomatique, voire « politiquement correct », car partagé d’une part entre deux équipes, l’une européenne avec Genzel, l’autre américaine avec Ghez, qui se sont livrées une féroce concurrence, partagé d’autre part entre représentants des deux sexes, une équitabilité bien dans l’air du temps, devenue incontournable dans tous les secteurs de l’activité humaine .
Cette réaction « à chaud » une fois donnée, je vais décrire de façon plus développée les travaux respectifs de Penrose (ici), puis de Genzel et Ghez (dans un autre billet). Il me suffit pour cela de reprendre en grande partie quelques « bonnes feuilles » de mes nombreux écrits sur le sujet. Dans mon tout neuf « L’écume de l’espace-temps », qui paraît le 14 octobre 2020, je ne cesse de rendre hommage aux géniales et très diverses contributions de Roger Penrose aussi bien à la théorie de la relativité générale, qu’à la physique des trous noirs, à la cosmologie, aux mathématiques pures et même aux sciences cognitives ! Quant à mon « Destin de l’Univers : trous noirs et énergie sombre » de 2006, il consacre un chapitre détaillé aux observations de Sagittarius A* au Centre Galactique, tandis que les plus récentes observations sont résumées dans mon article de 2019 pour l’Encyclopædia Universalis.
Allons-y! Et à tout seigneur tout honneur, commençons avec Roger Penrose. Il est l’un des esprits les plus puissants que j’aie jamais rencontrés, d’autant qu’il montre encore aujourd’hui, à l’âge de 89 ans, une exceptionnelle créativité.
« Sir » Roger Penrose (il a été anobli en 1994 par la reine d’Angleterre pour services rendus à la science) a profondément contribué au renouveau de la relativité générale pendant les années 1960 et 1970, en faisant usage des concepts et méthodes de la physique mathématique développées par l’école de Cambridge. Créée par Dennis Sciama (1926-1999) au début des années 1960, cette école a compté parmi ses plus remarquables représentants Roger Penrose (né en 1931), George Ellis (né en 1939), Stephen Hawking (1942-2018) et Brandon Carter (né en 1942), qui deviendra en 1976 mon directeur de thèse. Ces méthodes permettent notamment de traiter de manière originale des sujets comme la structure globale de l’espace-temps, les propriétés des trous noirs et les singularités inhérentes à la théorie de la relativité générale, sans qu’il soit nécessaire de résoudre les équations du champ d’Einstein.
L’école de Cambridge de physique mathématique. De gauche à droite : Dennis Sciama, Roger Penrose, Stephen Hawking, Brandon Carter et George Ellis
La relativité générale prédit que les étoiles très massives s’effondrent sur elles-mêmes sans limite. Leur champ gravitationnel devient alors si grand qu’il emprisonne la matière et la lumière à l’intérieur d’un trou noir, zone de non-retour délimitée par une surface appelée « horizon des événements ». En 1965, Roger Penrose démontra qu’au-delà de l’horizon, l’effondrement gravitationnel doit inévitablement se poursuivre pour atteindre un stade « singulier » où la densité devient infinie. C’est essentiellement à ce travail que fait référence le communiqué du prix Nobel. Continuer la lecture →
Ceci est la quatrième de mes « Chroniques de l’espace illustrées ». Si vous souhaitez acquérir mon livre dans sa version papier non illustrée (édition d’origine 2019 ou en poche 2020), ne vous privez pas !
Spoutnik, Pioneer, Lunik et les autres
« À toute chose malheur est bon », dit le proverbe. La course à l’espace des années 1960 en est une illustration. Conséquence d’un terrible conflit politique entre les États-Unis et l’Union soviétique, elle aurait probablement été remplacée par une guerre nucléaire si les deux superpuissances n’avaient pas trouvé l’arène spatiale pour croiser symboliquement le fer.
Dans cette rivalité technologique, les premières victoires sont russes. Le 4 octobre 1957, un satellite de 85 kilos est mis en orbite autour de la Terre par le puissant lanceur mis au point par Korolev. Dédié à la géophysique il se nomme Spoutnik 1, ce qui signifie « voyageur 1 ». C’est le premier engin à atteindre la vitesse de satellisation, il va tourner plusieurs mois dans l’espace.
Préparation de Spoutnik 1 dans son laboratoire soviétique (image colorisée). C’est une petite sphère en aluminium de 58 centimètres de diamètre pesant 84 kg, dotée de quatre antennes. La sphère est constituée de deux coques concentriques, la coque externe servant de protection thermique, la seconde formant une enceinte pressurisée dans laquelle étaient placés les différents équipements.
À peine un mois plus tard, Spoutnik 2 crée à son tour la sensation. Non seulement sa masse atteint la demi-tonne, mais il a embarqué la chienne Laïka. Elle restera vivante quelques heures avant de mourir par arrêt du système permettant la survie à bord. Le sacrifice de l’animal est caché par les autorités russes, mais l’information essentielle passe : un être humain pourra vivre au moins quelques jours dans l’espace.
La chienne Laïka positionnée dans son habitacle Spoutnik 2 avant le lancement, ne se doutant certainement pas ce qu’elle allait subir… .
Pour les Américains, qui ne croyaient pas l’URSS aussi avancée, c’est un choc, une blessure d’orgueil, un Pearl Harbor technologique. Ils tentent de riposter aussitôt, mais le lancement de leur minisatellite Pamplemousse est un désastre. C’est finalement le 31 janvier 1958 que, grâce à la fusée Jupiter, de l’ex-ingénieur nazi Wernher von Braun – entre-temps naturalisé américain –, ils réussissent à mettre en orbite un petit satellite de 14 kilos, Explorer 1.
L’échec américain du lancement de la fusée Pamplemousse est en première page du journal La Liberté du 07/12/1957Devancé par Spoutnik, Explorer 1 a malgré tout lancé les Etats-Unis dans la course à l’espace et réussi une première collecte de données scientifiques. Sur la photo, W. H. Pickering, J. Van Allen et W. Von Braun célèbrent le succès du satellite.
Dès lors, la compétition bat son plein. En mai 1958, l’énorme Spoutnik 3, soviétique, 1 400 kilos, découvre une zone de fortes radiations située entre 700 et 10 000 kilomètres d’altitude, invivable pour les humains s’ils doivent y rester sans protection : les ceintures de Van Allen.
Schéma des ceintures dites de Van Allen, mises pour la première fois en évidence par Spoutnik 3 et structurées par les lignes du champ magnétique terrestre. La ceinture intérieure contient des atomes lourds issus du rayonnement cosmique et des protons issus du soleil. La ceinture extérieure est constituée d’électrons solaires.
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Quitter le berceau
« La Terre est le berceau de l’humanité, mais nul ne reste éternellement dans son berceau. »
Vous avez probablement déjà entendu cette phrase célèbre. On la doit à Konstantin Tsiolkovski, un instituteur russe du début du xxe siècle, ardent partisan de l’exploration et de la colonisation de l’espace : « L’Homme ne restera pas sur Terre à jamais, mais, toujours en quête de lumière et d’espace, il se hasardera d’abord timidement hors de l’atmosphère, puis fera la conquête du système solaire tout entier », ajoute-t-il. En 1903, il publie le premier traité de fuséologie et explique comment quitter la gravité terrestre pour atteindre le vide de l’espace. Véritable père de l’astronautique moderne, il imagine les fusées à étages, les stations spatiales et l’utilisation de combustibles liquides en remplacement de la poudre qui ne peut pas brûler dans le vide de l’espace.
Deux études de Tsiolkovski. A gauche : Projet de vaisseau spatial comprenant un système de gyroscopes et figurant l’apesanteur à laquelle seront soumis les astronautes. A droite : Evolution de la conception d’un vaisseau spatial de 1903 à 1915
Quelques années plus tard, un professeur d’université américain nommé Robert Goddard passe à la pratique et s’attache à la réalisation de fusées à propulsion liquide. Il dépose des brevets, on le prend pour un fou, sa première fusée s’élève néanmoins avec élégance vers le ciel en 1932.
Robert Goddard et sa fusée
En Europe centrale, Hermann Oberth, après s’être passionné pour les romans de Jules Verne, rédige en 1923 une thèse intitulée « La Fusée dans les espaces interplanétaires », pour un doctorat qui lui est refusé. En 1935, il réussit pourtant le lancement d’une fusée à combustible liquide.
Oberth en 1923Hermann Oberth (au centre, de profil) fait la démonstration d’une fusée à carburant liquide à Berlin en 1930. En second à partir de la droite, Wernher von Braun.
L’armée nazie l’engage pour travailler sur les missiles balistiques, aux côtés de jeunes ingénieurs allemands passionnés. Wernher von Braun est le plus brillant d’entre eux. Le 3 octobre 1942, il réussit le tir de la première fusée militaire. Baptisée V2, elle franchit pour la première fois le seuil du domaine spatial, c’est-à-dire 80 kilomètres d’altitude. Mais c’est une arme de destruction. Durant la guerre, 3 000 exemplaires sont lancés contre les populations de Londres et de Belgique, tuant des milliers de civils.
Missile V2 monté sur un dispositif permettant de le placer à la verticale sur une embase de lancement.
À la chute de Hitler, les Alliés mettent la main sur les stocks de V2 et la documentation technique. Désireux de rattraper leur retard sur l’Allemagne dans le domaine spatial, les États-Unis exfiltrent von Braun pour le faire travailler à leur compte. Sans lui, le programme Apollo n’aurait pas réussi à poser des hommes sur la Lune ! Continuer la lecture →
L’an dernier (2019), à l’occasion du cinquantième anniversaire de la mission Apollo 11 qui avait déposé pour la première fois des hommes sur la Lune, j’avais entrepris de retracer la fabuleuse épopée de l’exploration spatiale à travers quarante chroniques, diffusées tout l’été sur les ondes de France Inter.
Un livre était paru dans la foulée, se contentant de reprendre le texte de mes chroniques. Compte tenu de l’état déplorable du “marché”, une version illustrée a peu de chance d’être un jour publiée, ce qui est bien regrettable tant l’iconographie liée au sujet est d’une extrême richesse. Mon blog me permet de pallier ce manque. Voici donc la seconde de ces « chroniques de l’espace illustrées ». Ceci dit, si vous souhaitez acquérir mon livre dans sa version papier d’origine, ne vous privez pas !
La conquête imaginaire de l’espace
Loin de la vision spatiale que nous en avons aujourd’hui, les premières fusées ont été des armes, inventées en Chine aux alentours du XIIIe siècle. Ce ne sont alors que des tubes de carton contenant de la poudre, dont les tirs très aléatoires sont dangereux même pour ceux qui les allument.
C’est en 1500 qu’aurait eu lieu la première tentative de lancement d’un être humain à l’aide de fusées. Wan-Hu, un fonctionnaire chinois, serait monté sur une chaise équipée de 47 fusées dans l’espoir d’atteindre la Lune. Il n’en est évidemment pas sorti vivant ! Par la suite, les Chinois améliorent la technique des fusées en leur ajoutant des baguettes de guidage et des ailettes de stabilisation, ou en utilisant des cylindres de fer plutôt que du carton, ce qui les rend plus sûres, stables et puissantes. Mais les développements de l’artillerie classique conduisent à des armes plus efficaces, et les fusées ne servent plus qu’à faire de jolis feux d’artifice.
Fonctionnaire de la cour impériale, Wan Hu rêvait de se rendre sur Lune; c’est en regardant un feu d’artifice qu’il a eu l’idée d’utiliser la propulsion de fusées pour s’élever dans le ciel. Il a équipé une planche de bois d’un système de 47 fusées. Le jour du lancement, vêtu de ses plus beaux atours, Wan-Hu a grimpé sur la chaise et ses assistants ont allumé en même temps les fusées. Après une énorme explosion, le navire et Wan Hu ont disparu… Son nom a été donné à un cratère lunaire.
C’est à la fin du XVIIIe siècle qu’en Occident la science et la technique triomphantes laissent entrevoir la possibilité concrète d’explorer le ciel, à l’aide d’appareils plus légers que l’air. L’aventure commence en France avec Pilâtre de Rozier. En 1783, il est le premier être humain à s’envoler à 1 000 mètres de hauteur et à revenir sain et sauf, à bord du ballon à air chaud inventé par les frères Montgolfier.
Le premier vol véritable en Montgolfière a lieu en novembre 1783 à Paris, avec Pilâtre de Rozier et le marquis François Laurent d’Arlandes ; il a duré une vingtaine de minutes. Pilâtre tente en 1785 de traverser la Manche en compagnie du scientifique Pierre-Ange Romain, mais le ballon se dégonfle et s’écrase sur le sol, provoquant la mort des deux aéronautes. Cartes postales commémoratives du premier voyage aérien de Pilâtre de Rozier et du marquis d’Arlandes (à gauche), de la mort de Pilâtre de Rozier et de Pierre-Ange Romain (à droite). Imprimées entre 1890 et 1900.
Dès lors, la conquête de l’air se développe, les auteurs rivalisent d’imagination pour concevoir des moyens techniques de se rendre dans l’espace interplanétaire.
Les romans de Jules Verne en constituent les premiers exemples. Dans De la Terre à la Lune, publié en 1865, le héros, Michel Ardan, et deux amis américains sont lancés dans l’espace à l’aide d’un canon géant de 300 mètres de long. Si Jules Verne fait l’erreur de ne pas se rendre compte que les voyageurs seraient tués par l’énorme accélération due au tir, il explique à juste titre que le corps du chien accompagnant les spationautes, largué du vaisseau en mouvement dans l’espace, continue à se déplacer sur une trajectoire parallèle. Ce phénomène, exact mais peu intuitif, montre l’approche scientifique du sujet. Continuer la lecture →
L’an dernier (2019), à l’occasion du cinquantième anniversaire de la mission Apollo 11 qui avait déposé pour la première fois des hommes sur la Lune, j’avais entrepris de retracer la fabuleuse épopée de l’exploration spatiale à travers quarante chroniques, diffusées tout l’été sur les ondes de France Inter.
Un livre était paru dans la foulée, se contentant de reprendre le texte de mes chroniques. Mes éditeurs espéraient que le succès attendu de ce petit livre accessible à tous et qui avait fait l’objet d’une forte promotion radiophonique, leur donneraient l’occasion de publier ultérieurement une version « de luxe », c’est-à-dire illustrée par une riche iconographie. Or, contrairement aux attentes et pour des raisons encore obscures, mon livre a été le pire bide commercial de toute ma production littéraire (25 ouvrages) alors qu’il aurait normalement dû en être le sommet ! Une version illustrée n’a donc aucune chance de voir le jour, et c’est bien dommage car l’iconographie, je le répète, est d’une extrême richesse. Ce blog va me permettre de rattraper un peu cette déception. Voici donc la première de ces « chroniques de l’espace illustrées ». Ceci dit, si vous souhaitez acquérir mon livre dans sa version papier d’origine, ne vous privez pas !
Utopies célestes
Le rêve de quitter la Terre et de voyager dans l’espace a toujours existé. Souvenez-vous du mythe d’Icare, le premier homme à s’élever dans les airs pour s’évader du labyrinthe. Mais son orgueil le fait se rapprocher trop près du Soleil : ses ailes collées à la cire se mettent à fondre, et Icare retombe vertigineusement… Profonde et cruelle métaphore de la condition humaine !
Deux représentations picturales de la Chute d’Icare. A gauche : “Chute d’Icare” de Carlo Saraceni (1580-1620), Musée Capodimonte de Naples. A droite : “Pleurs pour Icare” de Herbert Draper, 1898, Tate Britain.
Dans deux romans rédigés au IIe siècle, le Grec Lucien de Samosate conte de manière fantaisiste des voyages sur la Lune, mais à aucun moment les trajets relatés n’ont recours à une technologie vraisemblable. Ce n’est pas encore de la science-fiction, c’est une utopie, exercice philosophique permettant de prendre du recul pour critiquer la société de son époque.
A gauche : gravure du buste de Lucien de Samosate par William Faithorne. A droite: une édition moderne des œuvres de Lucien comprenant notamment “Histoire véritable”, où le personnage voyage sur la Lune.
Au Moyen-Âge, le voyage céleste devient un exercice mystique. Il s’agit de rejoindre l’empyrée – la demeure des dieux et des bienheureux. Voilà pourquoi dans sa Divine Comédie, le poète Dante traverse le ciel sans même le regarder…
A gauche : une édition illustrée de la Divine Comédie datant du XVe siècle. A droite : une représentation du système cosmographique de Dante, conforme à la conception chrétienne médiévale
À la Renaissance, l’attitude de l’Homme face au ciel se fait plus hardie. Le philosophe Giordano Bruno exprime pour la première fois l’ivresse du vol, la joie du voyage sans retour : « C’est donc vers l’air que je déploie mes ailes confiantes. Ne craignant nul obstacle, je fends les cieux et m’érige à l’infini. Et tandis que de ce globe je m’élève vers d’autres globes et pénètre au-delà par le champ éthéré, je laisse derrière moi ce que d’autres voient de loin », écrit-il avant d’être brûlé vif par l’Inquisition en l’an de grâce 1600.
Ce numéro de la revue Europe auquel j’ai participé compare les conceptions cosmologiques de Giordano Bruno et de son contemporain Galilée, très différentes en ce qui concerne la question de l’infinité de l’univers.
Peu après, Galilée découvre à la lunette astronomique le relief de la Lune, prouvant qu’elle est de même nature que la Terre. Son contemporain, le génial Johannes Kepler, s’enthousiasme et entrevoit les voyages interplanétaires. Il lui écrit : « Créons des navires et des voiles adaptés à l’éther, et il y aura un grand nombre de gens pour n’avoir pas peur des déserts du vide. En attendant, nous préparerons, pour les hardis navigateurs du ciel, des cartes des corps célestes ; je le ferai pour la Lune et toi, Galilée, pour Jupiter. » Continuer la lecture →
Au début du XXe siècle, le poète et philosophe Paul Valéry a écrit dans ses Cahiers « Les événements sont l’écume des choses. Mais c’est la mer qui m’intéresse ».
L’aphorisme est vertigineux. Il dit tout de ce que cherche le physicien sous la chair aride des équations. Ce que cherche aussi le poète sous la cape de velours de ses mots. Symbole de la profondeur, la mer est dépositaire de l’essentiel. Mais qu’est-ce que l’essentiel ? Pour le scientifique ordinaire, c’est la « réalité » du monde – si tant est que l’expression fasse sens. Mais pour le physicien théoricien, tout comme pour l’artiste et le créateur en général, la vraie réalité du monde n’est-elle pas plutôt la vie de l’esprit, elle qui s’écarte de toute sollicitation passagère liée aux événements extérieurs ?
Dans la pensée de Valéry, la profondeur de la vitalité marine est suffisamment riche pour accueillir les manifestations les plus ténues et les plus éphémères de l’expérience. « Un petit fait d’écume, un événement candide sur l’obscur de la mer », note-t-il encore. Le contraste entre la mer et l’écume exprime le décalage saisissant entre l’unité associée à la permanence et l’accident associé à l’évanescence. Dans d’autres contextes, comme celui sur lequel je travaille actuellement, à savoir la physique théorique moderne qui tente d’unifier les lois de la gravitation et de la mécanique quantique, il traduit plutôt une complémentarité par laquelle les parties constituantes ne sont plus décalées, mais concordantes.
Je prends pour exemple une brillante hypothèse avancée par le grand physicien John Wheeler dans les années 1950. Les esprits les plus créatifs fonctionnent souvent par analogie. Wheeler imagine donc qu’au niveau microscopique, la géométrie même de l’espace-temps n’est pas fixe mais en perpétuel changement, agitée de fluctuations d’origine quantique. On peut la comparer à la surface d’une mer agitée. Vue de très haut, la mer paraît lisse. À plus basse altitude, on commence à percevoir des mouvements agitant sa surface, qui reste cependant continue. Mais, examinée de près, la mer est tumultueuse, fragmentée, discontinue. Des vagues s’élèvent, se brisent, projettent des gouttes d’eau qui se détachent et retombent. De façon analogue, l’espace-temps paraîtrait lisse à notre échelle, mais scruté à un niveau ultramicroscopique, son « écume » deviendrait perceptible sous forme d’événements évanescents : des particules élémentaires, des micro-trous de ver, voire des univers entiers. Tout comme la turbulence hydrodynamique fait naître des bulles par cavitation, la turbulence spatio-temporelle ferait surgir en permanence du vide quantique ce que nous prenons pour la réalité du monde.
Tout ceci est superbement poétique, mais n’implique pas pour autant que ce soit physiquement correct. Cinquante ans après sa formulation, le concept d’écume du vide quantique posé par Wheeler fait toujours débat ; d’autres approches de la « gravitation quantique » se sont développées (gravité à boucles, cordes, géométrie non commutative, etc.) proposant des visions différentes de l’espace-temps à son niveau le plus profond – la mer – et de ses manifestations à toutes les échelles de grandeur et d’énergie – l’écume. Même si aucune d’entre elles n’a encore abouti à une description cohérente, ces diverses théories ont au moins le mérite de montrer combien l’investigation scientifique de la nature est une prodigieuse aventure de l’esprit. Déchiffrer les fragments de réel sous l’écume des astres, c’est se détacher des limites du visible, se déshabituer des représentations trompeuses, sans jamais oublier que la fécondité de l’approche scientifique est souterrainement irriguée par d’autres disciplines de l’esprit humain comme l’art, la poésie, la philosophie.
Ceci nous ramène à Paul Valéry. La prescience de son propos n’a pas lieu de nous étonner lorsqu’on connaît son parcours. Curieux de tout, Valéry s’intéressait notamment à la façon dont les grands scientifiques travaillaient mentalement. Lui-même fourmillait d’idées, et pour n’en laisser échapper aucune il noircissait à longueur de temps les pages de son carnet. Au cours des années 1920, il rencontra à plusieurs reprises Albert Einstein, qu’il admirait, et réciproquement. Le facétieux père de la théorie de la relativité s’est souvenu plus tard d’un débat public au Collège de France en présence de Paul Valéry et du philosophe Henri Bergson : « Au cours de la discussion, raconte-t-il, [Valéry] m’a demandé si je me levais la nuit pour noter une idée. Je lui ai répondu : ‘’Mais, des idées, on n’en a qu’une ou deux dans sa vie’’ ».
Lorsque ce fut au tour d’Einstein d’interroger un autre poète, Saint-John Perse, sur la façon dont il travaillait, l’explication qu’il reçut ne manqua pas de le satisfaire : « Mais c’est la même chose pour le savant. Le mécanisme de la découverte n’est ni logique ni intellectuel. […] Au départ, il y a un bond de l’imagination ». Dans son discours de remise du prix Nobel de Littérature en 1960, Saint-John Perse a appelé cela le « mystère commun ».
Le 17 février 1600, Giordano Bruno est brûlé vif à Rome par l’Inquisition : la liberté d’esprit face à la pensée unique. L’article qui suit lui rend hommage. Je le reprends d’une de mes publications parue en mai 2007 dans la Revue Europe n°937.
Bruno et Galilée au regard de l’infini
« Qui est là ? Ah très bien : faites entrer l’infini » Louis Aragon, Une vague de rêves (1924)
Une des questions les plus anciennes à propos de l’univers est de savoir quelle est son étendue. Est-il fini ou infini ? Il va de soi que la question n’est pas seulement d’ordre scientifique, mais qu’elle a suscité nombre de débats philosophiques et théologiques. Selon les époques et les cultures, la réponse a oscillé, telle une valse hésitante, entre ces deux visions radicalement opposées du monde. On ne peut analyser les positions respectives de Giordano Bruno et de Galileo Galilei face à cette question sans remonter aux sources mêmes de la pensée cosmologique occidentale.
Détail de la fresque de Raphaël “L’école d’Athènes”, censé représenter Anaximandre de Milet.
Dès le VIe siècle avant notre ère, dans la Grèce antique, les premières écoles de savants et de philosophes, dites «présocratiques », tentent chacune à leur façon d’expliquer rationnellement le «monde », c’est-à-dire l’ensemble formé par la Terre et les astres conçu comme un système organisé. Pour Anaximandre, de l’école de Milet, le monde matériel où se déroulent les phénomènes accessibles à nos investigations est nécessairement fini. Il est toutefois plongé dans un milieu qui l’englobe, l’apeiron, correspondant à ce que nous considérons aujourd’hui comme l’espace. Ce terme signifie à la fois infini (illimité et éternel) et indéfini (indéterminé). Pour son contemporain Thalès, le milieu universel est constitué d’eau et le monde est une bulle hémisphérique flottant au sein de cette masse liquide infinie. On retrouve cette conception intuitive d’un monde matériel fini baignant dans un espace-réceptacle infini chez d’autres penseurs : Héraclite, Empédocle, les stoïciens notamment, qui ajoutent l’idée d’un monde en pulsation, passant par des phases de déflagrations et d’explosions périodiques.
Buste de Démocrite
L’atomisme, fondé au Ve siècle par Leucippe et Démocrite, prône une tout autre version de l’infini cosmique. Il soutient que l’univers est construit à partir de deux éléments primordiaux : les atomes et le vide. Indivisibles et insécables (atomos signifie « qui ne peut être divisé »), les atomes existent de toute éternité, ne différant que par leur taille et leur forme. Ils sont en nombre infini. Tous les corps résultent de la coalescence d’atomes en mouvement; le nombre de combinaisons étant infini, il en découle que les corps célestes sont eux-mêmes en nombre infini : c’est la thèse de la pluralité des mondes. La formation des mondes se produit dans un réceptacle sans bornes : le vide (kenon). Cet « espace » n’a d’autre propriété que d’être infini, de sorte que la matière n’influe pas sur lui : il est absolu, donné a priori.
Schéma du cosmos atomisteDétail d’une fresque de l’Université Nationale d’Athènes représentant Anaxagore. Artiste : Eduard Lebiedzki, d’après un dessin de Carl Rahl (vers 1888).
La philosophie atomiste est fermement critiquée par Socrate, Platon et Aristote. De plus, en affirmant que l’univers n’est pas gouverné par les dieux, mais par de la matière élémentaire et du vide, elle entre inévitablement en conflit avec les autorités religieuses. Au IVe siècle avant notre ère, Anaxagore de Clazomènes est le premier savant de l’histoire à être accusé d’impiété – en quelque sorte le malheureux précurseur de Bruno et Galilée; toutefois, défendu par des amis puissants (Périclès !), il est acquitté et peut s’enfuir loin de l’hostilité d’Athènes. Grâce à ses deux plus illustres porte-parole, Épicure (341-270 av. J.-C.) – qui fonde la première école admettant des femmes pour étudiantes –, et Lucrèce (Ier siècle av. J.-C.), auteur d’un magnifique poème cosmologique, De la nature des choses, l’atomisme n’en demeure pas moins florissant jusqu’à l’avènement du christianisme.
Une édition anglaise du poème de Lucrèce
Parménide, au Ve siècle avant notre ère, est peut-être le premier représentant du finitisme cosmologique. Selon lui, le Monde, image de l’Etre Parfait, est pareil à une « balle bien ronde » et possède nécessairement des limites. Dans Le Timée, Platon (428-347) introduit un terme spécifique, khora, pour désigner l’étendue ou espace en tant que réceptacle de la matière, et défini par elle. Il le considère comme fini, clos par une sphère ultime contenant les étoiles. De la même façon, Aristote (384-322) prône une Terre fixe au centre d’un monde fini, circonscrit par la sphère qui contient tous les corps de l’univers. Mais cette sphère extérieure n’est « nulle part », puisque au-delà il n’y a rien, ni vide ni étendue.
Platon et Aristote au centre de la fresque de Raphaël, “l’Ecole d’Athènes” (1511)
Il existe ainsi, dans l’Antiquité grecque, trois grandes écoles de pensée cosmologique. L’une, qui rassemble les milésiens, les stoïciens, etc., fait la distinction entre le monde physique (l’univers matériel) et l’espace : l’univers est considéré comme un îlot de matière fini plongé dans un espace extracosmique infini et sans propriété, qui l’englobe et le contient. Les deux autres, atomiste et aristotélicienne, considèrent que l’existence même de l’espace découle de l’existence des corps; le monde physique et l’espace coïncident; ils sont infinis pour les atomistes, finis pour les aristotéliciens.
La conception stoïcienne du cosmos
Les premiers théologiens du christianisme ne s’y trompent pas : ils rejettent violemment la philosophie atomiste, qui est matérialiste, mais aussi la doctrine aristotélicienne, qui implique un temps éternel et un univers non créé. Les modèles cosmologiques du Haut Moyen-Âge reviennent aux conceptions archaïques des milésiens, à savoir un cosmos fini baignant dans le vide, à la distinction près que le cosmos revêt maintenant la forme d’un tabernacle, ou celle d’un cœur !
L’univers en forme de tabernacle, selon le moine byzantin Cosmas Indicopleustes
La cosmologie d’Aristote, perfectionnée par l’astronomie de Claude Ptolémée (vers 150 de l’ère chrétienne), est toutefois réintroduite en Occident au XIe siècle, grâce aux traductions et aux commentaires arabes, et aménagée pour satisfaire aux exigences des théologiens. Notamment, ce qui se situe au-delà de la dernière sphère matérielle du monde acquiert le statut d’espace, sinon physique, du moins éthéré ou spirituel. Baptisé «Empyrée », il est considéré comme le lieu de résidence de Dieu, des anges et des saints. Ce cosmos médiéval aristotélo-chrétien, si bien illustré par La divine comédie de Dante, est non seulement fini et centré sur la Terre fixe, mais il est très petit : la distance de la Terre à la sphère des étoiles fixes est estimée à 20 000 rayons terrestres, de sorte que le paradis, à sa frontière, est raisonnablement accessible aux âmes des défunts. Le chrétien trouve naturellement sa place au centre de cette construction.
Système du monde médiéval dans la Cosmographie d’Apianus)
Si ce modèle d’univers s’impose rapidement, il n’empêche pas la résurgence d’idées atomistes. Après la redécouverte du manuscrit de Lucrèce, le cardinal allemand Nicolas de Cues (1401-1464) plaide en faveur de l’infinité de l’Univers, de la pluralité des mondes habités et du mouvement de la Terre dans son Traité de la Docte Ignorance (vers 1440). Mais son argumentation reste principalement métaphysique : l’univers est infini parce qu’il est l’œuvre de Dieu, lequel ne saurait être limité dans ses œuvres.
La docte ignorance, de Nicolas de Cuse
Un siècle plus tard, le chanoine polonais Nicolas Copernic (1473-1543) réintroduit l’héliocentrisme, vieille hypothèse déjà formulée au IIIe siècle avant notre ère par Aristarque de Samos mais restée en sommeil, malgré la tentative de Nicolas de Cues. Son De Revolutionibus (1543) pose les hypothèses que la Terre n’est pas le centre de l’Univers ; que toutes les sphères tournent autour du Soleil, centre de l’Univers ; que tout mouvement céleste est produit par le mouvement de la Terre et non par celui du firmament ; que la Terre effectue une rotation complète autour de ses pôles en un jour et une révolution complète autour du Soleil dans le plan de l’écliptique en une année.
Copernic conserve toutefois la conception aristotélicienne d’un univers fini, enclos à l’intérieur de la sphère des étoiles fixes. Il le déclare seulement immense, et renvoie la balle aux philosophes. Néanmoins, l’héliocentrisme porte en germe une révolution fondamentale : tant que l’univers était en rotation autour de la Terre fixe, il était difficile d’imaginer qu’il puisse être infini. La difficulté disparaît dès qu’il est reconnu que le mouvement apparent du ciel est dû au mouvement terrestre. En outre, Copernic élargit le Monde médiéval. Son modèle est 2000 fois plus grand que celui de Ptolémée : il constitue un tout petit pas vers l’infini, mais en est encore loin …
Le système de Copernic, dans le De Revolutionibus de 1543
En 1572, une « étoile nouvelle »[1] observée par l’astronome danois Tycho Brahe (1546-1601) fournit un premier élément observationnel propre à accélérer la chute de la cosmologie aristotélicienne. C’est en effet dans la sphère des étoiles fixes qu’elle apparaît, c’est-à-dire dans le Monde supra-lunaire jusqu’alors réputé immuable.
Dès 1576, Thomas Digges, l’un des plus habiles observateurs de son temps et leader des coperniciens anglais, démantèle la sphère des fixes et en éparpille les étoiles dans l’espace infini. Son manifeste, A Perfit Description of the Caelestial Orbes (1576), contient un schéma héliocentrique montrant explicitement, pour la première fois dans l’histoire, des étoiles non plus fixées sur une couche mince, à la surface de la dernière sphère du monde, mais disséminées à l’infini. Ce nouveau modèle fait brutalement passer du monde clos des Anciens à un univers, sinon infini, du moins extrêmement vaste, peuplé d’étoiles innombrables qui sont autant de soleils. Toutefois, Digges ne propose pas de conception véritablement physique de l’espace infini. Pour lui, le ciel et ses étoiles constituent toujours l’Empyrée, la demeure de Dieu, et, à ce titre, n’appartiennent pas vraiment à notre monde sensible.
Système du monde de Digges (1576)
Giordano Bruno, ou l’ivresse de l’infini
La vraie rupture épistémologique est déclenchée par deux philosophes italiens. En 1587, Francesco Patrizi (1529-1597) fait paraître De l’espace physique et mathématique[2], où il émet l’idée révolutionnaire que le véritable objet de la géométrie est l’espace en tant que tel, et non les figures, comme on le considérait depuis Euclide. Patrizi inaugure un nouveau concept d’espace physique homogène et infini, obéissant à des lois mathématiques – donc accessible à l’entendement.
Mais c’est surtout à son contemporain Giordano Bruno (1548-1600) que doit être attribuée la paternité de la cosmologie infinitiste. Continuer la lecture →
Le 11 novembre 2019, Mercure va passer une nouvelle fois devant le disque solaire. On pourra observer en France le début du passage, puis le maximum (minimum de distance entre le centre de Mercure et le centre du Soleil), mais la suite du passage et sa fin ne seront pas observables car le Soleil sera couché. L’observation d’un tel passage, appelé plus précisément transit, n’est pas difficile mais est relativement rare, se répétant à des intervalles de 13 ou 33 ans en mai ou tous les 7, 13 ou 33 ans en novembre. Le transit de Mercure constitue donc une aubaine pour les milliers d’astronomes amateurs intéressés par les phénomènes célestes.
Lors du précédent transit qui s’est déroulé le 9 mai 2016, j’avais rédigé sur ce même blog deux billets assez détaillés sur le phénomène et l’historique de ses observations. Je vous invite à prendre le temps de relire ces billets ici et là si vous voulez mieux suivre celui de ce jour. Je ne vais en effet pas répéter les choses déjà dites et écrites, mais au contraire compléter la partie historique avec un étonnant personnage nommé Remus Quietanus.
Dans le premier billet de 2016, je décrivais en détail comment le transit de Mercure du 7 novembre 1631, prédit peu avant sa mort par le génial Johann Kepler dans son « Admonitio ad Astronomos » de 1629, avait été observé et soigneusement décrit pour la première fois par Gassendi, à Paris. Je savais que le transit avait également été observé par le jésuite Jean-Baptiste Cysat à Innsbruck et par un anonyme à Ingolstadt. En revanche j’ignorais complètement, à l’instar des autres historiens de l’astronomie, l’existence d’une quatrième observation effectuée dans la ville alsacienne de Rouffach et assortie d’un compte-rendu précis. De fait c’est un lecteur de mon blog, Jacques Mertzeisen, qui a attiré mon attention sur ce fait en m’écrivant ce commentaire : “J’ai appris incidemment que le transit de Mercure de 1631 avait également été observé par Remus Quietanus à Rouffach. Habitant à quelques kilomètres de là, j’ai entrepris de rédiger un article consacré à notre gloire locale. Sa correspondance avec Kepler fournit beaucoup de données. Aux archives de Rouffach, on a quelques éléments concernant le médecin, mais de l’astronome, on a tout oublié. Accepteriez-vous de jeter un œil critique sur mon travail quand il sera avancé ?“
J’ai répondu avec enthousiasme à cette proposition, et en 2017 j’ai pu collaborer avec cet ancien professeur de mathématiques passionné par l’astronomie et son histoire, pour rédiger en anglais un “Homage to Quietanus“, article publié dans la revue internationale Inference.
Jacques a poursuivi ses travaux sur la vie et l’œuvre de ce personnage oublié de l’histoire de l’astronomie – qui a tout de même entretenu une correspondance suivie avec Kepler, Galilée et autres astronomes réputés de son temps -, et il a récemment rédigé la page de Wikipedia consacrée à notre “héros”. Surtout, Jacques Mertzeisen vient de publier dans le numéro d’octobre 2019 de la revue L’Astronomie, éditée par la Société Astronomique de France, un formidable article intitulé “Johannes Remus Quietanus, médecin et astronome”. Avec sa permission, je reprends dans ce billet nombre d’éléments d’histoire qu’il a retrouvés.
Voici la traduction française du compte-rendu par Remus Quietanus de l’observation du transit de Mercure du 7 novembre 1631, extrait du Liber Duodecimus de Historia Coelestis accessible en ligne à ETH-Zürich, pages 954 & 955. Il s’agit d’une lettre en latin adressée à Léopold V de Habsbourg , archiduc d’Autriche-Tyrol.
Lettre de Quietanus adressée à l’Archiduc Léopold
“Le 7 novembre à 9h 42’ 30’’du matin, j’ai aperçu subitement une petite tache à peine le tiers d’un scrupule [pièce de monnaie romaine] au –delà du centre du Soleil, de couleur presque noire d’acier, très différente des autres taches. Son diamètre était d’environ 18’’ et déjà à 11 heures AM, elle avait dépassé le quart depuis l’observation précédente de Mercure. Par le calcul j’ai donc déduit que le début de son incursion a eu lieu à Rouffach la nuit à 5h35 ¾ après minuit à la latitude 0°0’0’’ [???], le milieu de la rencontre à 8h 10’AM et donc que Kepler se trompait de 4h48’, lui qui posait le milieu de la conjonction pour 12h 58’ à Rouffach. J’ai donc corrigé les calculs de Mercure et aussi de Vénus comme mes tables des mouvements célestes l’attesteront car il faut ajouter quelque chose aux mouvements moyens de Mercure, et retrancher quelque chose à son excentricité dans les Rudolphines. Dès lors, mon opinion au sujet des diamètres des corps célestes est confortée, à savoir celui de Saturne est presque 10 fois celui de la Terre, 100 fois en superficie (du disque) et 1000 fois en volume. Pour Jupiter, c’est 5 fois, 25 fois et 125 fois en volume, pour Mars 1,5 etc. quant à Vénus et Mercure, ils n’égalent pas le volume de la Terre, car Vénus est à peine le tiers et Mercure le douzième. Le Soleil, lui, occupe 60 diamètres terrestres, son disque 3600 et son volume 21600 (le volume de la Terre), de sorte que l’espace occupé par le Soleil égale précisément toute la sphère de la course de la Lune autour de la Terre, ce qui chez Ptolémée n’était que de 166 fois. La proportion des sphères est donc exactement la même, pour moi (aussi), que celle des diamètres des globes planétaires si quelqu’un les voyait toutes alignées à partir du centre du Soleil, il les verrait toutes sous le même angle, à savoir 30 minutes.”
Remus ajoute ensuite : “Kepler considère le diamètre de l’orbite lunaire comme moyenne proportionnelle entre le Soleil et la Lune, c’est-à-dire le diamètre de la Terre est au diamètre de l’orbite lunaire ce que le diamètre de l’orbite lunaire est au diamètre de l’orbite de la Terre. Moi, je dirais plutôt : le diamètre de la Lune est au diamètre de l’orbite lunaire ce que le diamètre de l’orbite lunaire est au diamètre de l’orbite terrestre.”
La page 955 du Liber Duodecimus de Historia Coelestis mentionne en détail l’observation anonyme du transit de 1631 effectuée à Ingolstadt, assortie d’un diagramme.Monnaie à l’effigie de Léopold V, protecteur de Quietanus
Il y a tout juste un quart de millénaire – le 1er août 1769 – disparaissait un de ces héros oubliés de l’histoire des sciences : Jean Chappe d’Auteroche. Cela se passait très loin de son Auvergne natale (il était né en 1728 à Mauriac), en un lieu désolé de la Basse-Californie du Sud, aujourd’hui San José del Cabo au Mexique. Conclusion tragique d’une vie d’aventures tout entière vouée à la science, plus particulièrement à l’astronomie et plus spécifiquement aux deux événements célestes marquants qu’ont été en 1761 et 1769 les transits de la planète Vénus devant le disque du Soleil. J’en raconte l’histoire dans mon roman historique Le Rendez-vous de Vénus, publié en 1999.
Dans ce billet-hommage je reproduis quelques extraits choisis, mais j’en profite surtout pour dévoiler une riche iconographie qui ne pouvait figurer dans le roman.
Jean Chappe d’Auteroche, mort pour la science le 1er août 1769 à San José del Cabo (Mexique)
Un aperçu général de la vie et de l’œuvre de Jean Chappe d’Auteroche n’est pas mon propos : vous le trouverez ici sur Wikipédia. Place maintenant à l’imagination, documentée cependant par une étude approfondie des sources historiques. Voici par exemple comment dans mon roman j’ai imaginé la première rencontre entre le héros narrateur, l’astronome Joseph-Jérôme Lefrançois de Lalande, et l’abbé Chappe, ce dernier ayant déjà embrassé l’état ecclésiastique lui permettant de se livrer à sa passion pour les sciences :
“Chappe était un garçon d’une vingtaine d’années dont le visage rond et jovial, la bouche gourmande, les cheveux de jais et l’œil bleu sombre sous un sourcil net lui donnaient un aspect de virilité extraordinaire. Virilité soulignée encore par des joues qui, soigneusement rasées à l’aurore, devenaient bleues à midi. Ses muscles semblaient devoir faire éclater à chaque mouvement les habits noirs de l’abbé. Il était très grand et massif. Plus de six pieds et… Ah sacré nom, alors que le système métrique est l’une des plus intelligentes réformes que nous ait léguées la Révolution, je n’arriverai donc jamais qu’à radoter mes pouces et mes coudées ! Chappe mesurait un mètre, huit décimètres et cinq centimètres … À peu près. Je pensai alors que cet homme-là devait plaire aux femmes. En le voyant perdu dans ses pensées, je m’amusai à lâcher un tonitruant “ Bonjour, monsieur l’abbé ”, rien que pour le plaisir de le voir sursauter, le sachant, malgré ses allures d’athlète, d’un naturel distrait. Il ne sursauta pas, mais pour répondre à mon salut, lança son index vers son chapeau. Dans le mouvement, son coude se leva et le portefeuille qu’il tenait serré sous son bras chuta sur les gravillons de l’allée. En ce début de mois de mars – cela faisait donc sept mois que j’étais à Paris – il soufflait un vent frisquet, qui emporta sur la pelouse quelques papiers échappés de la serviette tombée à terre. Je me lançai à leur poursuite. J’arrivai enfin à les ramasser, jetai un œil dessus, et revins, en les lisant, vers l’abbé. Il tendit la main pour les récupérer, mais je continuai à examiner les documents. Enfin, je levai la tête et dis en lui tendant les feuilles ramassées : – Vous travaillez donc sur les tables de Halley, monsieur l’abbé ? En prononçant ces mots, je devais être bien fat. Chappe émit un sifflement admiratif et dit : – Eh bien mon garçon, si je m’attendais à ce qu’un enfant… Vous alliez chez le père Désastre ? Tel était le sobriquet du libraire dont la boutique jouxtait l’Observatoire, et qui répétait avec fierté qu’il était “ le libraire des astres et des planètes ”. – Oui-da, mon garçon, répliquai-je avec insolence, vexé que ce grand dadais me traitât comme un gamin. Et moi, ajoutai-je, je m’étonne qu’un ecclésiastique essaie de violer les mystères de la divine Providence. L’abbé Chappe rougit, s’excusa mille fois de sa grossièreté, puis mille nouvelles fois quand je lui appris mon âge en me vieillissant de deux ans. Je n’avais pas encore compris que mon intérêt était au contraire de m’afficher en enfant prodige. – Comprenez, m’expliqua-t-il comme pour se justifier, je ne suis pas entré dans les ordres par vocation, mais ce costume me permet de vivre décemment tout en me consacrant à la science. D’ailleurs, je ne suis pas le seul dans ce cas. Dès que le titre de savant me procurera enfin une considération et une existence moins équivoques, je renoncerai à cet état. Et vous ? – Mon propre maître, le père Béraud, à Lyon, m’a suggéré de faire de même, mais ma famille s’y est opposée. Plantés au milieu de l’allée, nous devînmes les meilleurs amis du monde.”
Je rappelle brièvement que, dans l’ordre des planètes du système solaire, Vénus se situe entre le Soleil et la Terre. Donc, à certaines périodes, la planète de l’amour passe exactement devant le disque de Phébus, comme un grain de beauté qui défile lentement. Cet événement est cependant assez rare : des conditions très particulières doivent en effet être réunies pour que Vénus, le Soleil et la Terre soient exactement alignés. Normalement, si le plan de l’orbite de la Terre était exactement le même que celui de Vénus, on le verrait relativement souvent. Mais comme les deux plans sont inclinés, il faut attendre une configuration très précise, à savoir le passage de Vénus sur la ligne des nœuds, lequel ne se produit que deux fois par siècle environ, groupés à 8 ans d’intervalle.
Configurations orbitales permettant le transit de Vénus devant le Soleil lors de ses passages aux nœuds ascendant et descendant. L’inclinaison des plans orbitaux de la Terre et de Vénus est ici très exagérée pour la clarté du schéma.
Brefs extraits de mon prochain recueil de poèmes, à paraître au Cherche-Midi à l’automne 2019, avec un tirage spécial orné d’une gravure originale d’Ernest Pignon-Ernest.
Exergue
Une inqualifiable librairie de la rue de Sèvres vend ceci, par exemple : Indicateur de la ligne du ciel. La première page offre précisément la vue consolante d’un train de chemin de fer, sur le point de s’engouffrer dans un tunnel, au travers d’une petite montagne semée de tombes. C’est « le tunnel de la mort », au-delà duquel se trouve « le Ciel, l’Éternité bienheureuse, la Fête du Paradis ». Léon Bloy, Le désespéré
Transparent glacier
L’homme n’est pas simple les noms ne sont que des signes la distinction ne nous appartient pas certains haïssent la vie qui est incessante métamorphose d’autres ont le goût de la durée la multiplicité des choses la rondeur offre peu de prise à l’agression elle doit être rigide pour maintenir les astres attachés par quoi le corps humain échappe au vertige les prédilections de la sensibilité se trahissent tout se meut dans la grande machine représentation minutieusement réglée pour le délice de spectateurs divins un jour viendra où les astres se retrouveront à la même place aux objets éternels le rectiligne est étranger il est le signe même du désordre dans le monde rotatoire seule l’âme file en ligne droite les figures de la ronde éternelle doivent chercher refuge au-delà de la voûte concave là le feu subtil retrouve sa patrie le monde ordonné ne peut être mu que par l’intelligence les astres vivants de feu ont quelque chose d’animal il en est de même pour les anges leur danse requiert contrepoids notre globe est lie et rebut du monde la terre abrite le corps monstrueux de lucifer la masse terrestre a perdu en prépondérance les hommes sont indifférents aux précisions numériques il y a comme une dépravation de la sensibilité rien n’est grand ni petit le repos est plus noble que le mouvement l’immobilité est le signe de l’impureté confusion difficilement pardonnable la sphère a pour fonction de contenir toutes choses la clôture n’est plus nécessaire dans l’âpreté à tenir les positions prises les tendances profondes s’expriment plus spontanément c’est le dôme infrangible qui fascine retournement du mythe archaïque grotte qui donne accès aux entrailles lieu redoutable riche en eaux bleues en rivages suspendus dans un nouvel espace les âmes des petits enfants morts se préparent transparent glacier où se trouve pris le cygne
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Clés
J’ai perdu mes clefs dans l’eau alors je vais attendre fixant l’eau comme s’il allait jaillir quelque chose de moi on veut passer à l’étape suivante il n’y a pas d’étape suivante les banalités n’ont plus d’effet les pauvres économisent toute leur vie en pensant je suis libre se concentrer sur son travail prendre la mer quand on veut ne faire rien d’autre que parler pendant des heures espaces confinés W.C. publics mon cauchemar
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L’autre et le même
J’ai longtemps vécu dans l’obscurité et maintenant je suis aveugle il y a trop de lumière je sais qu’il y a autre chose mais je n’arrive pas à croire que tout cela touche à sa fin plus que quelques heures loin de toute humanité c’est là que je trouverai où nous en sommes moi je pense que quelque chose d’innommable est né ici je travaille sur une théorie mais surprise ils ignorent son nom le signal s’est éteint cette nuit
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Ebrasure d’or IV
Je meurs comme Amfortas lentement rongé par ton absence aveugle des heures dans le noir je dors si peu ne songeant qu’à me fondre en toi quand nous nous rejoindrons princesse des lumières et des vents les étoiles défileront dans des yeux infinis et la mer ta vaste mer je la verrai poudroyer de vapeurs blondes tourbillons d’astres clairs dans mes gouffres vermeils écume ardente faite avec les mondes houle insondable où bout la mousse de tes soleils
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Ebrasure d’or XIV
Si le feu se consume et se renouvelle de toute éternité c’est parce qu’une seule âme désirante et résonante suffit à le fortifier et le garder élan vital qui s’ouvre à une aveuglante évidence toutes choses sont brassées par le temps souverain à l’exception de notre union seule exempte de la lassitude et de l’oubli
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Ebrasure d’or XXX
Les deux premières majuscules sont tes initiales mon oiseau bariolé ton plumage éblouissant frisottant m’enivre chaque nuit l’oiseau c’est la grâce qui vole dans l’éther quand je te vois marcher dans tes envols de danseuse fragile car petit oiseau moineau ou mésange mes anges que l’on veut protéger dans un nid mais non le mettre en cage bariolé comme l’oiseau de paradis car paradis tu es ma béatrice et j’aime tes atours changeants de couleurs vives le plumage éblouissant et frisottant de ta chevelure baudelairienne dans sa symbolique érotique où mon nez s’enivre de parfums depuis le premier soir de notre premier jour et chaque nuit je me réveille quand tu dors et je te hume éternue car tes frisottis me chatouillent nez et cou délicieux masochisme et éther nue deux mots à ton image divine branche effeuillée à mon automne monotone tu divinises les lieux branche où tu te poses t’effeuiller est mon geste le plus sacré mais dans l’irrequietezza est revenue brutalement l’angoisse du vieillissement et trépas est merveille c’est l’automne celui de ma vie qui s’annonçait monotone jusqu’à botticelli venu en tes jeunes feuilles qui teint mon absolu bonheur d’une profonde mélancolie plus que jamais à jamais
J’eus le vertige et je pleurai car mes yeux avaient vu cet objet secret et conjectural dont les hommes usurpent le nom, mais qu’aucun homme n’a regardé : l’inconcevable univers. Jorge Luis Borges, L’Aleph (1949)
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La question se posait déjà il y a cinquante ans… En 1970, en plein succès du programme Apollo, le directeur scientifique de la Nasa, Ernst Stuhlinger, reçoit une lettre de sœur Mary Jucunda, officiant en Zambie, qui lui reproche de dépenser des milliards de dollars pour la recherche spatiale alors que tant d’enfants meurent de faim. Dans une réponse d’anthologie, Stuhlinger détaille longuement les arguments justifiant les dépenses spatiales.
