Malgré quelques projets ici ou là, cinquante ans après l’envoi du premier humain dans l’espace, aucun plan concret d'une mission vers Mars ne se met en place. Une certitude : il faudra regrouper les efforts de nombreux pays. Les principales agences spatiales veulent tracer une feuille de route commune.

Sous l’égide de l'ISECG (International Space Exploration Coordination Group), dix agences spatiales se sont réunies cet été au Japon, à Kyoto, pour discuter d’une feuille de route afin d'élaborer une vision commune de l’exploration de l’espace en planifiant les besoins pour atteindre Mars. Cette feuille de route détaille les technologies à développer, comme le système de transport spatial, les habitats et précise les objectifs à remplir, comme assurer la santé des astronautes, la sécurité des activités extravéhiculaires et l'utilisation des ressources sur place.

Les agences spatiales d’Italie, de France, du Canada, d'Allemagne, du Japon et de la Corée du Sud, des États-Unis, de la Russie, de la Grande-Bretagne et de l’Europe ont participé à son élaboration. Bien qu'elles n'aient pas été représentées à Kyoto, les agences spatiales de l’Inde et de l’Ukraine ont également participé à son écriture. Manquait à l’appel la Chine.

Ce n’est qu’après une série de missions robotiques et habitées proches de la Terre (Lune, astéroïdes) que nous serons fixés sur nos capacités à envoyer des Hommes sur Mars. © Nasa

Objectif Mars

Pour atteindre Mars, les agences spatiales sont conscientes que seul un effort international et coordonné permettra d’y parvenir. Pour réaliser l'objectif d'envoyer un Homme sur Mars à l’horizon 2030, une série de missions intermédiaires robotiques et humaines sera nécessaire vers la Lune ou un astéroïde. Deux approches sont donc envisagées : Asteroid Next qui consisterait à envoyer des Hommes sur un astéroïde et Moon Next, qui verrait le retour de l'Homme sur la Lune. Chacune de ces options doit permettre aux agences spatiales d'acquérir progressivement les technologies indispensables.

Astéroid Next prévoit l’envoi d’une première mission entre 2025 et 2028 pour tester un habitat de l’espace profond puis suivront deux missions habitées de quatre astronautes à destination d’astéroïdes entre 2028 et 2033. Quant à Moon Next, la stratégie de retour sur la Lune, elle consisterait en cinq longs séjours pour des équipages de quatre personnes entre 2020 et 2030, suivis d'au moins une mission vers un point de Lagrange et d'une rencontre avec un astéroïde proche de la Terre. Les missions lunaires se concentreront sur l'exploration polaire, régions qui semblent les mieux adaptées pour implanter des bases.

L’autre point important de cette feuille de route est qu’elle conditionne sa réussite à la planification d’une multitude de missions robotiques en préalable à l’envoi d’humains vers la Lune, Mars ou des astéroïdes. Si l’objectif premier sera de tester des technologies, ces missions auront un important volet scientifique axé sur la recherche de la vie extraterrestre, éteinte ou active, ainsi que l'identification des destinations du Système solaire capables de soutenir la vie.

La Chine poursuit son ambitieux programme de vols habités avec le lancement cette semaine d’un premier module orbital, qui sera ensuite rejoint par une capsule Shenzhou, inhabitée mais pourvue d'un système d'amarrage. L'objectif est d'apprendre à maîtriser les rendez-vous spatiaux. Et pourquoi pas avec l'ISS ?

Absente du programme de la Station spatiale internationale et des grands projets futurs d’exploration humaine du Système solaire menés en coopération internationale, la Chine poursuit son programme de vols habités et s’apprête à franchir une étape supplémentaire avec le lancement de son premier module orbital, Tiangong-1.

Installé sur son pas de tir depuis le 20 septembre, il sera lancé entre le 27 et le 30 septembre au moyen d’une version plus puissante de la Long March 2F, habituellement utilisée pour les vols habités. Dénommée Long March 2FG, cette évolution de la 2F se caractérise par un deuxième étage de plus grande capacité pour augmenter la masse de la charge utile à lancer et d’un nouveau système de contrôle pour améliorer la mise à poste.

D'une masse de 8,5 tonnes, le module Tiangong-1 sera lancé cette semaine. © SinoDefense.com

Ce module orbital que l’on présente à tort comme un laboratoire scientifique, voire comme précurseur d’une petite station spatiale, n’a semble-t-il comme seule fonction que d’être une cible pour un rendez-vous orbital. En effet, il sera rejoint à la fin de l’année, voire au début 2012, par Shenzhou 8, une capsule orbitale inhabitée qui se différencie de ses prédécesseurs par l’emport d’un système d’amarrage.

Comme il serait dommage de lancer un module vide dans l’espace, Tiangong-1 transportera quelques expériences scientifiques, dont l'une, belge, est une étude concernant le cancer. Il pourra également être utilisé comme un habitat temporaire à la condition qu’une capsule Shenzhou y soit amarrée. Dernièrement, la Chine a laissé filtrer quelques images du module en phase finale d’intégration au lanceur, montrant deux emplacements occupés vraisemblablement par des caméras (ou tout autre appareil d'observation de la Terre), faisant face à la Terre lorsque l'engin sera en orbite.

La Chine veut s’amarrer à l’ISS

En démontrant la maîtrise du rendez-vous orbital et l’expérience acquise avec ses trois vols habités, la Chine souhaiterait amarrer à l’ISS de façon temporaire un de ses engins. Techniquement rien ne s’y opposera car elle utilise le même système d’amarrage russe qui équipe les Soyouz et Progress pour rejoindre l’ISS. Mais les partenaires de l’ISS, parmi lesquels figure le Japon, ont toujours refusé la présence de la Chine au motif de violations répétées des droits de l’Homme. Malgré des efforts diplomatiques depuis la première demande officielle en 2001, il n'y a guère de chance que la Chine parvienne à lancer un équipage vers l'ISS ces prochaines années.

Si seulement trois vols habités ont été réalisés depuis 2003, le lancement de Tiangong-1 et ses deux autres frères va indéniablement relancer le programme des vols habités chinois. Tiangong-2, qui sera lancé en 2012 ou 2013, est conçu pour abriter trois taïkonautes pendant une vingtaine de jours. Quant au troisième exemplaire, il devrait être lancé en 2013 et sera habitable par trois personnes pendant quarante jours.

Peut-on imaginer une symbiose entre des cellules vivantes et des composants électroniques ? Peut-être. C'est une possibilité – lointaine – qui émerge des travaux sur une sorte de transistor fonctionnant non pas avec des électrons mais avec des charges positives, comme dans bien des tissus vivants. D'ailleurs, le matériau de base de ce transistor provient... de la plume du calmar.

Les signaux électriques dans les organismes biologiques sont, en général, conduits par des ions de charge positive, des cations. Ainsi, le potentiel d'action des cellules nerveuses fait intervenir des ions sodium (Na+), potassium (K+) et parfois du calcium (Ca2+). On sait tout de même que l'anion chlorure (Cl-) joue un rôle majeur dans les potentiels d'action de certaines algues, alors que cet ion intervient de façon négligeable dans les potentiels d'action de la plupart des animaux.

On ne peut s'empêcher de penser au célèbre auteur de science-fiction (SF), Isaac Asimov, qui a introduit le concept de cerveau positronique dans ses nouvelles et romans mettant en scène des robots pensants. Les positrons étant les antiparticules des électrons, et donc de charge positive, une « électronique » positronique est une bonne idée pour un roman... Cependant, même si l’on sait fabriquer de l’antimatière en accélérateur et même si la médecine utilise la tomographie par émission de positrons, ou TEP (pour cartographier l'activité métabolique d'un organe), il reste tout de même difficile d’imaginer une véritable électronique qui ferait appel à l’antimatière.

Pourtant, à défaut d’envisager émuler un cerveau humain avec un cerveau positronique qui serait capable de passer le test de Turing, il serait intéressant de disposer de composants électroniques fonctionnant avec des charges positives, des protons ou des cations plus exactement. Pour réaliser un cyborg ou simplement réaliser un bon interfaçage entre des cellules vivantes et un composant « cationique », ce serait un atout.

Le grand auteur de SF, Isaac Asimov. © Wikipédia, World-Telegram and the Sun Newspaper Photograph Collection

C’est précisément ce que viennent de réaliser des chercheurs de l’université de Washington en mettant au point un transistor utilisant des courants de protons. Les détails de leurs travaux sont exposés dans un article de Nature Communications (donné en lien plus bas).

Un transistor encore au stade du laboratoire

Ils sont partis d’un matériau biologique provenant de la modification du chitosane, un polyoside produit par désacétylation chimique ou enzymatique de la chitine, le composant de l'exosquelette des arthropodes ou, dans le cas présent, de l'endosquelette des calmars. Le matériau est biocompatible, c’est un très bon conducteur de protons et il a permis de fabriquer un transistor à effet de champ de 5 microns de large, c'est-à-dire en gros l’épaisseur d’un cheveu.

En bonus, il est facile à fabriquer, entre autres parce que l’on peut utiliser des carapaces de crabes ou des « plumes », encore appelées gladius, de calmars, une structure allongée et semi-transparente ayant l'aspect d'une règle de section circulaire en plastique mais très différente des os de seiche.

Alors que les composants électroniques usuels pour des prothèses ou des capteurs biologiques posent des problèmes de conversion entre un signal électronique et un signal ionique, ce transistor à protons, le premier du genre, est donc une étape vers une nouvelle « électronique » qui n’aura plus ces difficultés. Cependant, les applications dans la prochaine décennie ne se feront probablement que sous forme d’interfaces avec des cellules dans un laboratoire. Le prototype actuel ne peut pas être utilisé dans un corps humain.

L’idée n’est pas nouvelle mais a été creusée assez loin par une équipe japonaise, qui a expérimenté une liaison radio, plutôt que l’induction. Avec des plaques métalliques incluses dans la chaussée et des pneus équipés de récepteurs métalliques, il semble possible d’alimenter des véhicules en train de rouler. Pour l’instant, le principe fonctionne au labo…

Une équipe de chercheurs, menée par Masahiro Hanazawa (Toyota Central R&D Labs) et Takashi Ohira (Toyohashi University of Technology), travaille sur un système de transmission d'électricité à distance par ondes radio entre la chaussée et les roues d’un véhicule. Le principe diffère de celui de l’induction électromagnétique, connu pour les chargeurs de mobiles sans fil. Comme l'a déjà testé Google, le procédé peut être adapté à la recharge de voitures électriques garées sur un plot.

Première différence du système japonais : il est mieux adapté à la recharge d’un véhicule en mouvement. Des systèmes à induction installés sous la route, alimentant donc des véhicules en train de rouler, ont déjà été imaginés. Mais la transmission se fait à une certaine distance, entre la chaussée et le plancher du véhicule, lequel doit être assez précisément positionné au-dessus du conducteur.

Dans le système japonais, ce sont les pneus qui font office de récepteur grâce à une ceinture de pièces métalliques incluse dans la matière plastique, et à des condensateurs. Ce récepteur n’est donc qu’à quelques millimètres de l’émetteur, qui peut être assez large.

Faire le plein en roulant

De plus, affirme l’équipe japonaise, la transmission par ondes radio, plus simple, conduit à des infrastructures moins coûteuses. Les chercheurs décrivent tout de même de grandes plaques métalliques qu’il faudrait inclure dans le bitume pour former deux pistes. La transmission de puissance électrique par ondes radio n’est pas une nouveauté puisqu'il existe déjà des prototypes pour des systèmes sans fil dans une pièce. Un constructeur chinois commercialise même un téléviseur sans fil alimenté de cette manière.

L’inconvénient de cette technique est la perte inévitable d’énergie. « Elle n’est que de 20 % » a expliqué Takashi Ohira au magazine américain New Scientist. Dans l’appareil de test, décrit dans un communiqué de l'université Toyohashi, on remarque non pas une mais deux plaques métalliques, de 20 par 30 centimètres, la seconde se trouvant au-dessus de la roue. L’expérience n’était là que pour estimer la faisabilité et débroussailler les premières inconnues techniques, comme la fréquence idéale des ondes radio.

Ces premiers pas étant acquis, il reste encore un très long chemin jusqu’à la route électrique. La tension nécessaire n’est pas précisée. Dans le magazine New Scientist, un ingénieur de l’université d’Auckland l’estime à 50.000 volts, ce qui est tout de même beaucoup. Il reste aussi la question des parasites et des interférences avec l’électronique de bord. On peut donc pour le moment se contenter de rêver à des voitures qui iraient faire le plein en roulant…