Astronomie

Quelle est la distance la plus éloignée que quelque chose pourrait parcourir et éventuellement revenir sur Terre ?

Quelle est la distance la plus éloignée que quelque chose pourrait parcourir et éventuellement revenir sur Terre ?


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Imaginez que vous tirez un photon dans le ciel sur un miroir très loin dans l'espace, et que vous vouliez que le photon rebondisse sur le miroir et finisse par revenir vers vous. Compte tenu de la constante cosmologique, quelle est la distance la plus éloignée du miroir (au moment où vous avez tiré le photon) et que le photon l'atteigne, rebondisse et finalement revienne ?

Je sais que le miroir commencerait à s'éloigner et que le photon devrait le rattraper. Je pense qu'il devrait être à environ 15 BLY au moment où le photon l'a atteint (je ne suis pas sûr), mais je ne sais pas à quelle distance il devrait être au début pour être à 15 BLY d'ici là.


Il existe un moyen simple de calculer la distance au miroir à l'heure actuelle, s'il se déplace avec le flux de Hubble : imaginez qu'au lieu d'être émis par nous, la lumière est émise par l'image miroir de la Terre et passe simplement à travers le miroir pour nous. La distance de déplacement la plus éloignée que le miroir de la Terre pourrait être est la même que la distance actuelle la plus éloignée à partir de laquelle la lumière émise de nos jours peut jamais nous atteindre ; en supposant que ΛCDM soit correct, cela représente environ 16,5 milliards d'années-lumière. La distance de déplacement au miroir (et la distance métrique à celui-ci de nos jours) est exactement la moitié de cela.


Le calcul de la distance métrique au miroir au moment de la réflexion est plus délicat. Si (avertissement de terminologie non standard) $D(a)$ est la distance mobile que la lumière peut parcourir à partir du facteur d'échelle $a$ à $∞$, alors le facteur d'échelle auquel la lumière frappe le miroir est $D^{-1}gauche(frac12 D(1) ight)$. Si toute l'énergie était de l'énergie noire et que l'expansion était exactement exponentielle, alors la solution serait $2$ exactement. En utilisant les paramètres centraux d'ici, j'obtiens $aenviron 2.09$, la distance du miroir est donc un peu plus élevée, environ 17 milliards d'années-lumière.

Pour ce que ça vaut, il y a une expression exacte pour cette fonction dans un univers plat parfait poussière + énergie noire :

$$D(a) = frac{c}{a sqrt{Ω_Λ} H_0} ; {}_2F_1gauche(frac13,frac12;frac43;-frac{Ω_m}{a^3Ω_Λ} ight)$$

${}_2F_1$ est la fonction hypergéométrique.


Comme le montre le début du film ‘Contact’, la terre a une ‘bulle’ en expansion de signaux radio artificiels qui s'étendent vers l'extérieur à la vitesse de la lumière. Les premières de ces premières transmissions radio étaient des expériences à courte portée qui utilisaient de simples clics et interruptions pour montrer la transmission d'informations dans les années 1890. En 1900, Reginald Fessenden a réalisé la première transmission vocale « quoique incroyablement faible » sur les ondes. L'année suivante, Guglielmo Marconi a réalisé la toute première émission de radio transatlantique.

Cela signifie qu'à 110 années-lumière de la Terre — le bord d'une radio ‘sphère’ qui contient de nombreux systèmes stellaires — nos toutes premières émissions de radio commencent à arriver. A 74 années-lumière, des signaux de télévision sont introduits. Les systèmes stellaires à une distance de 50 années-lumière entrent maintenant dans la « zone crépusculaire » 8217.

Une vie extraterrestre dans cette sphère radio nous détectera-t-elle ?

Bien qu'il soit intéressant d'imaginer la distance parcourue par nos signaux radio dans l'espace, il est extrêmement improbable qu'une civilisation extraterrestre puisse capter le dernier épisode de « I Love Lucy ». C'est grâce au loi du carré inverse. En termes simples, il s'agit d'une forme de dégradation du signal.

Lorsque les signaux radio quittent la terre, ils se propagent sous forme d'onde. Tout comme la chute d'une pierre dans un lac, les ondes se diffusent ou se propagent sur la distance grâce à la surface exponentiellement plus grande qu'elles doivent englober. La zone peut être calculée en multipliant la longueur par la largeur, c'est pourquoi nous la mesurons en unités carrées – centimètres carrés, miles carrés, etc. Cela signifie que plus on s'éloigne de la source, plus il y a d'unités carrées de surface qu'un signal doit ‘illuminer’.

Une autre façon de voir les choses est que la force d'un signal radio ne sera que 1/4 aussi grande une fois que vous serez deux fois plus éloigné de la source. A dix fois la distance, la force du signal ne serait qu'un centième.

En raison de cette loi du carré inverse, tous nos signaux radio terrestres deviennent indiscernables du bruit de fond à environ quelques années-lumière de la Terre. Pour une civilisation à seulement quelques centaines d'années-lumière, essayer d'écouter nos émissions reviendrait à essayer de détecter la petite ondulation d'un caillou lâché dans l'océan Pacifique au large des côtes de la Californie depuis le Japon.

Alors pourquoi SETI prend-il la peine d'écouter des signaux radio dans l'espace ?

Notre bulle radio dans la voie lactée

Alors qu'aucune civilisation extraterrestre n'est susceptible de capter nos émissions de télévision ou de radio à moins qu'elles ne soient à quelques années-lumière, les signaux radio peuvent être focalisés et amplifiés. La plupart de nos émissions n'étaient pas destinées à être détectées dans l'espace. Les signaux radio peuvent être dirigés, focalisés et amplifiés pour atténuer la dégradation du signal pour la communication interstellaire. Ces signaux finiraient également par se dégrader mais sont capables de voyager beaucoup, beaucoup plus loin avant que la dégradation ne se produise. Des centaines d'années-lumière ou plus selon la puissance utilisée.

Il devient désormais possible de détecter la composition atmosphérique des planètes extrasolaires. Cette percée a permis aux chercheurs d'affiner notre chasse aux mondes semblables à la Terre. Il est tout à fait possible qu'une culture extraterrestre avancée puisse également le faire et ait détecté une abondance d'eau dans notre atmosphère. S'ils l'ont fait, ils ont peut-être envoyé un message radio ciblé dans notre direction. Si nous n'écoutons pas, nous risquons de le manquer.


Ce que les 42 000 satellites Starlink d'Elon Musk pourraient faire pour – et pour – la planète Terre

Vous regardez 60 satellites se précipiter dans le ciel. Et au cours des prochaines décennies, Elon Musk espère envoyer 42 000 de ces satellites dans l'espace, soit 15 fois le nombre de satellites opérationnels en orbite aujourd'hui. Il fait partie de Starlink, la vaste constellation de Musk et SpaceX qui espère apporter au monde un Internet haut débit à faible latence, en promettant de ne plus mettre en mémoire tampon et un Internet presque instantané dans tous les coins du monde. Mais les experts craignent que cela ne coûte cher à l'exploration spatiale.

Près de la moitié de la population mondiale n'a pas accès à Internet, car la plupart des options Internet nécessitent un vaste réseau de câbles souterrains coûteux, laissant de nombreuses zones rurales hors ligne. Et tandis que l'Internet par satellite peut atteindre ces zones.

Dave Mosher : L'Internet par satellite traditionnel est fourni par un vaisseau spatial de la taille d'un bus qui est lancé à 22 236 milles dans l'espace en orbite autour de la Terre.

Narrateur: Cette distance signifie que le satellite peut atteindre des endroits inaccessibles aux câbles. Mais comme ce satellite est destiné à desservir un grand nombre de personnes, sa capacité de données est limitée, ce qui limite les vitesses de connexion. Et ce signal doit parcourir un long chemin, créant beaucoup de décalage. C'est là qu'interviennent Elon Musk et SpaceX.

Mosher : Starlink est un réseau mondial de satellites à transmission Internet qui essaie de vous mettre en ligne, où que vous soyez dans le monde.

Narrateur: Et il y a aussi un élément assez convaincant pour SpaceX.

Mosher : Elon Musk a déclaré qu'il essayait juste de s'emparer d'un petit pourcentage d'une industrie des télécommunications d'un billion de dollars par an dans le monde. Si SpaceX peut y parvenir, la société pourrait rapporter environ 30 à 50 milliards de dollars par an.

Narrateur: Musk et la présidente de SpaceX, Gwynne Shotwell, ont déclaré que beaucoup d'argent pourrait à lui seul financer le développement de l'infrastructure de lancement de Starlink, Starship et SpaceX sur Mars. Début octobre, SpaceX a lancé plus de 700 satellites en orbite, avec un plan pour en libérer un total de 12 000 au cours des cinq prochaines années, dont la moitié d'ici la fin de 2024. Et Musk veut ajouter 30 000 autres à cela, à venir à un total de 42 000 satellites en orbite autour de la Terre. Tous ces satellites seront également beaucoup plus proches, entre 200 et 400 milles au-dessus de la planète en orbite terrestre basse.

Mosher : Cela réduit le délai de connexion que l'on trouve avec le satellite Internet traditionnel.

Narrateur: Une fois en orbite, ces satellites Starlink seront constamment en mouvement, c'est pourquoi il en faut tant.

Mosher : Le problème est que vous devez avoir de nombreux satellites en orbite pour compenser le fait que vous ne pouvez pas rester au même endroit au-dessus de la Terre. Parce que vous avez besoin de plusieurs satellites à la fois pour couvrir de nombreux utilisateurs.

Narrateur: Chaque satellite se connectera à plusieurs autres via des faisceaux laser, créant quelque chose comme l'épine dorsale du réseau. Et pour amener réellement cet Internet dans votre maison, vous aurez besoin d'une antenne de la taille d'une pizza. Cette antenne multi-éléments peut diriger son faisceau vers n'importe quel satellite au-dessus de votre tête, ce qui maintiendra un signal Internet dans votre maison. Mais ce schéma n'est pas sans problèmes. Les satellites Starlink sont brillants. Ils reflètent la lumière du soleil et la renvoient vers la Terre, de sorte qu'ils finissent par ressembler à des étoiles brillantes en mouvement. Aussi cool que cela puisse paraître, cela pose des problèmes.

Mosher : Les satellites Starlink sont les plus visibles dans le ciel nocturne juste avant l'aube et juste après le crépuscule, ce qui est l'heure exacte à laquelle les astronomes recherchent des objets géocroiseurs ou des astéroïdes, des objets qui pourraient frapper la Terre et éventuellement nous nuire.

Narrateur: Et à mesure que de plus en plus de satellites montent, la probabilité qu'ils interfèrent avec les vues des astronomes augmente également. Mosher : Si Starlink continue d'être un problème pour ce type de relevés du ciel, nous n'aurons peut-être pas autant de préavis que nous le souhaitons pour détecter un objet proche de la Terre, le contrecarrer et l'empêcher de frapper la Terre.

Narrateur: Au-delà de la détection d'astéroïdes mortels, le mur de satellites pourrait également entraver la recherche de nouvelles planètes ou même de trous noirs.

Mosher : SpaceX s'est rendu compte qu'il devait faire quelque chose, et il l'a fait. Il a créé ce qu'on appelle un DarkSat, qui est un satellite dont toutes ses parties brillantes sont recouvertes d'un matériau très noir et sombre.

Narrateur: Il a également essayé d'ajouter des visières pour protéger ces parties brillantes du sol. Mais à moins que les satellites ne soient masqués comme un vaisseau spatial dans "Star Trek", une technologie qui n'existe pas, rien de tout cela ne résoudra complètement le problème. Et même si c'était le cas, il y a un problème beaucoup plus important à portée de main.

Mosher : Les débris spatiaux suscitent une inquiétude, car lorsque vous avez autant de satellites sur les orbites les plus proches, les plus étroites et les plus denses autour de la Terre, il y a plus de chances que ces satellites entrent en collision les uns avec les autres ou avec d'autres satellites.

Narrateur: Ces accidents créeraient des nuages ​​de débris qui pourraient orbiter autour de la Terre pendant des années, des décennies, voire des siècles.

Mosher : Et ces débris peuvent alors désactiver ou faire s'écraser d'autres satellites, créant encore plus de débris, et ce problème devient incontrôlable dans un effet appelé syndrome de Kessler. Et si nous atteignons cela, alors l'espace est essentiellement trop dangereux pour y accéder.

Narrateur: Pour être clair, le risque d'un syndrome de Kessler fugueur est très faible.

Mosher : Mais les impacts potentiels de cela sont si élevés que les scientifiques travaillent très dur pour empêcher qu'un tel événement ne se produise.

Narrateur: SpaceX a déclaré que ses satellites pouvaient automatiquement s'écarter pour éviter les collisions. Mais des dizaines de satellites SpaceX sont déjà désactivés et ne peuvent pas du tout bouger, ce qui représente une menace potentielle. Et ceux qui sont concernés par les plans de SpaceX font pression sur la FCC pour qu'elle contrôle l'entreprise et réglemente plus strictement l'orbite terrestre basse. Et cela pourrait rendre plus coûteux et plus difficile le déploiement des 42 000 satellites prévus. Mais cela ne s'arrête pas à Starlink.

Le projet Kuiper d'Amazon, OneWeb, Hongyan de la Chine et d'autres projets cherchent à défier SpaceX en lançant leurs propres réseaux mondiaux de centaines ou de milliers de satellites. S'ils réussissaient tous avec peu ou pas de réglementation, nous pourrions nous retrouver avec 100 000 satellites enfermant notre planète dans les 10 prochaines années, augmentant considérablement le risque de bloquer l'espace pour tout le monde.

NOTE DE LA RÉDACTION : Cette vidéo a été initialement publiée en octobre 2020.


Ce qui vous manque, c'est une combinaison des éléments suivants :

  • les objets lancés depuis l'orbite terrestre sont toujours en orbite autour du Soleil,
  • les objets en orbite n'ont pas besoin de carburant pour rester en orbite.

Toutes les planètes restent en orbite autour du soleil car les orbites sont généralement stables à long terme.

Un vaisseau spatial volant de la Terre à Mars suit une boucle, comme dans l'image ci-dessous.

La plupart du temps, les moteurs ne démarrent pas, c'est juste une orbite avec une excentricité plus élevée qui prend du carburant pour entrer, mais une fois sur cette orbite, il parcourt cet arc naturellement.

S'échapper de la Terre nécessite beaucoup de carburant, et du carburant supplémentaire est utilisé pour entrer sur l'orbite plus longue, après quoi, elle vole vers Mars, rattrapant son retard dans un sens.

A proximité de Mars, ajustements et fusées pour réduire la vitesse.

Ce qui arriverait à l'engin dépend de l'endroit où il manque de carburant, mais vous avez dit entre la Terre et Mars. Il entrerait simplement sur une orbite légèrement plus longue que la Terre ou peut-être s'écraserait sur Mars, bien que je pense qu'un quasi-accident soit plus probable.

Ce que vous décrivez est presque arrivé une fois, voyager 1 à Jupiter, bien que la dernière phrase de l'article, l'auteur écrit plutôt mal en disant

"serait arrivé presque à Jupiter, puis serait revenu vers le soleil, ce qui n'aurait pas été bon"

Ce n'est qu'en partie exact. Il aurait presque atteint Jupiter, puis serait resté sur une orbite plus elliptique, se rapprochant du soleil pendant un certain temps, pour s'éloigner à nouveau au fur et à mesure que l'orbite se poursuivait.

C'est une erreur de parler d'être « hors de la gravité terrestre » comme s'il y avait une limite assez nette où la gravité terrestre tombait à zéro. Si vous doublez votre distance à un objet, la force de gravité chute à 1/4 de la force d'origine. Il finit donc par devenir négligeable, mais il n'y a pas de ligne de démarcation nette.

De plus, ce n'est pas la gravité terrestre qui nous empêche de tomber dans le Soleil. N'oubliez pas que nous sommes également en orbite autour du Soleil. Nous nous déplaçons à la même vitesse que la Terre, et c'est la vitesse à laquelle vous devez vous déplacer pour avoir une orbite de ce rayon. Donc, si la Terre disparaissait mais que tout le monde restait, nous étoufferions tous mais nous continuerions à tourner autour du Soleil.

S'appuyant sur les réponses déjà excellentes, il faut beaucoup d'efforts pour atteindre le Soleil, par exemple, c'est 55 fois plus d'énergie qu'il n'en faut pour se rendre sur Mars en partant de l'orbite terrestre : il est étonnamment difficile d'aller vers le Soleil.

La Terre se déplace sur son orbite à environ 30 km/s et un objet quittant la Terre devrait activement ralentir perdre cette vitesse avant de tomber dans le Soleil. Un vaisseau à court de carburant continuerait simplement sur son orbite actuelle.

Pour en savoir plus, voir dans les réponses à :

Les conceptions actuelles des engins spatiaux ne consomment pas de propulseur en route vers Mars car il n'est pas nécessaire d'appliquer une poussée. Un lancement vers Mars commencerait par une accélération jusqu'à au moins une vitesse en orbite terrestre basse. Le vaisseau spatial pourrait alors brièvement orbiter autour de la Terre, ou simplement continuer à accélérer pour échapper à la gravité terrestre et atteindre une trajectoire qui est une orbite de transfert. Quoi qu'il en soit, à un moment encore très proche de la Terre (par rapport à Mars), le vaisseau spatial arrêtera ses moteurs et longera l'orbite de transfert (une orbite autour du Soleil qui croise plus ou moins les orbites de la Terre et de Mars). Cette orbite croise l'orbite de la Terre au moment et à l'endroit où se trouvait la Terre lors du lancement, et croisera l'orbite de Mars au moment et à l'endroit où Mars se trouvera à son arrivée. À son arrivée, le vaisseau spatial devra décélérer d'une manière ou d'une autre pour entrer en orbite autour de Mars et/ou entrer dans l'atmosphère de Mars pour y atterrir. Si le vaisseau spatial ne parvient pas à décélérer en orbite, il restera sur son orbite de transfert, croisant périodiquement les orbites de la Terre et de Mars.

Il existe des idées pour des systèmes de propulsion ISP très élevés qui pourraient théoriquement raccourcir le temps nécessaire pour se rendre sur Mars. Ces systèmes produiraient une petite accélération constante - initialement dans une direction plus ou moins prograde, mais se retourneraient ensuite plus ou moins à mi-chemin pour produire une poussée rétrograde qui ralentirait suffisamment pour être capturée par la gravité de Mars. à l'arrivée. Si un tel système échouait en route, le véhicule raterait presque certainement complètement Mars et se retrouverait en orbite autour du Soleil, probablement avec une apoapsis au-delà de Mars et un périapsis quelque part entre la Terre et Mars.

Dans les deux cas, un vaisseau spatial abandonné en route vers Mars ne tomberait pas dans le Soleil, il resterait en orbite solaire à moins/jusqu'à ce qu'il entre en collision avec une planète, peut-être après une ou plusieurs approches planétaires perturbatrices.

Un vaisseau spatial dans l'espace est très différent d'une voiture sur une route plate. Si votre voiture tombe en panne d'essence, la friction entre les pneus et la route fait ralentir la voiture jusqu'à ce qu'elle s'arrête finalement. Dans l'espace il n'y a quasiment pas de frottement (car l'espace est proche d'un vide parfait), si peu que pour la suite de cette réponse je vais prétendre qu'il n'y en a pas du tout.

Pour sortir de l'orbite de la Terre, vous devez vous déplacer vraiment vite. Si vous tombez en panne d'essence une fois hors de l'orbite terrestre, vous continuerez à vous déplacer vraiment rapide car il n'y a pas de friction dans l'espace. Votre chemin sera plié par la gravité de tout, mais seuls les objets proches (pensez à l'intérieur du système solaire) et massifs (pensez au Soleil, à la Terre, à Jupiter, etc.) auront un effet notable. Plus l'objet est proche et massif, plus l'effet est grand.

S'il est possible d'accélérer ou de ralentir en passant ces objets, il faut être proche d'eux, et normalement il faut une orbite précise pour y parvenir. Donc en gros, tu vas continuer à dériver vraiment rapide à moins que vous ne soyez vraiment malchanceux et que vous vous heurtiez à quelque chose. Mais parce que l'espace est un vide, il n'y a presque rien contre quoi s'écraser.

Parce que votre chemin est en continu étant courbé, vous finirez très probablement en orbite autour de quelque chose, et parce que le Soleil est l'objet le plus massif du système solaire (environ 99,86% de la masse totale du système solaire), vous finirez très probablement en orbite autour du Soleil.

Il est possible que si votre objectif initial était suffisamment bon pour que vous puissiez vous écraser sur Mars, en supposant que c'était votre destination et que vous ne prévoyiez pas simplement de la dépasser.


Pourquoi les chinois veulent des pangolins

Une grande partie du blâme se trouve en Asie de l'Est et du Sud-Est, en particulier en Chine. Depuis les années 1950, la Chine a périodiquement publié des variations sur ce qu'on appelle le Pharmacopée chinoise. Il s'agit d'un énorme tome qui sert à la fois de document juridique décrivant tous les médicaments sanctionnés par l'État et de livre de recettes pour la médecine traditionnelle chinoise à faire soi-même. le Pharmacopée est mis à jour tous les cinq ans, et il a une influence considérable sur l'orientation de ce que la personne ordinaire achète, fabrique et prend comme médicament.

Le problème est que le Pharmacopée répertorie une série d'espèces animales menacées ou vulnérables dans sa section recette. Il a une injection faite de cornes de chèvre et de vésicule biliaire d'ours. Il demande que les os de léopard et de tigre soient trempés dans du vin de riz pour faire des boissons santé. (Il ne reste plus que 450 léopards sauvages en Chine.) Et, malheureusement pour les pangolins, toute une gamme de pilules nécessite leurs écailles et/ou leur sang.

On a beaucoup parlé d'une affirmation pleine d'espoir, venant des médias d'État chinois, que leur dernière version (2020) du Pharmacopée « n'incluait pas les pangolins » et qu'ils étaient « surclassés en un animal protégé de deuxième classe ». Pourtant, un examen plus approfondi révèle que ce n'est pas l'ensemble du tableau. Bien que les pangolins ne soient plus considérés comme un "ingrédient clé", ils sont toujours répertoriés comme traitements pour la circulation sanguine et les douleurs abdominales. Le 2020 Pharmacopée est sans aucun doute mieux, mais on ne peut en aucun cas dire que les Chinois sont soudainement acquittés de la responsabilité du trafic de pangolin.


Quel oiseau migre le plus loin ?

Sterne arctique en vol via Wikimedia Commons.

L'oiseau qui vole le plus loin est la sterne arctique, un élégant oiseau marin blanc. Cet oiseau voit également plus de lumière du jour que tout autre.

La sterne arctique se reproduit sur les rives de l'océan Arctique pendant l'été de l'hémisphère nord. Et il se nourrit sur les océans de l'hémisphère sud six mois plus tard, pendant l'été de l'hémisphère sud. Ainsi, comme de nombreux oiseaux, cet oiseau parcourt de grandes distances chaque année pour maintenir sa vie d'été sans fin.

Les sternes arctiques nord-américaines parcourent environ 24 000 milles (40 000 km) chaque année. C'est une distance à peu près égale à la distance autour de la Terre.

. Deux sternes arctiques. Image via Wikimedia Commons

Une sterne arctique peut vivre 25 ans. Ainsi, dans sa quête permanente de l'été, elle peut parcourir un million de kilomètres (620 000 milles), soit près de trois fois la distance de la Terre à la Lune.

Soit dit en passant, il existe environ 120 espèces d'oiseaux migrateurs avec des populations aux États-Unis et au sud de l'équateur. La plupart de ces espèces traversent l'équateur lors de la migration. Par exemple, le bécasseau maubèche vole de la Nouvelle-Angleterre jusqu'à l'extrême sud de l'Amérique du Sud.

Une sterne arctique en Finlande. Crédit d'image: Wikimedia Commons

D'autres oiseaux restent dans un hémisphère, mais vont plus loin. Par exemple, l'albatros hurleur passe la majeure partie de sa vie en altitude, faisant le tour du monde au-dessus des océans de l'hémisphère sud. Il ne s'arrête que pour se reproduire sur des îles balayées par les tempêtes près de l'Antarctique.

Un albatros hurleur peut parcourir 30 000 kilomètres, soit 18 000 milles entre les reproductions.

Ainsi, alors que la sterne arctique vole le plus loin de tous les oiseaux, il existe d'autres espèces d'oiseaux qui suivent de près !


Et si on creusait un tunnel à travers la Terre ?

Une image composite de l'hémisphère occidental de la Terre. Crédit : NASA

Les voyages aériens longue distance sont nuls. Quiconque a déjà dû rester assis dans un avion pendant 17 heures, endurant des bébés qui crient, un Internet terrible et la menace constante de thrombose veineuse profonde sait à quel point c'est nul. Je sais, je sais, c'est le miracle du vol, et je ne devrais vraiment pas me plaindre. Mais il doit y avoir un meilleur moyen.

Eh bien, je suis heureux de vous informer, il y a un meilleur moyen. Un moyen plus rapide, où vous pouvez voyager à l'autre bout du monde en moins d'une heure, sans sièges embêtants, ni même un avion du tout. Tout ce que vous avez à faire est de sauter… vers le bas. Dans cet énorme tunnel percé à travers la Terre reliant votre emplacement à l'endroit exactement opposé sur la Terre - votre antipode.

Oh, tu n'as pas un tunnel comme ça à côté ? C'est probablement parce que c'est une idée terrible, complètement impraticable si l'on considère les énormes défis d'ingénierie pour réaliser quelque chose comme ça.

Mais si vous pouviez, ce serait plutôt mignon. Voici comment cela fonctionnerait :

La circonférence, ou distance autour de la Terre, est d'environ 40 075 km, mais cela dépend de l'endroit où vous la mesurez autour de l'équateur, ou d'un pôle à l'autre. Ainsi, pour voyager par voie terrestre d'un endroit à son antipode, il faudrait parcourir 20 037 km.

Un tunnel, creusé d'un côté à l'autre de la Terre ferait, en moyenne, 12 742 km. C'est donc un voyage plus court, bien sûr, mais ce n'est pas la meilleure partie.

Si vous sautiez dans le tunnel, vous tomberiez vers le centre de la Terre, en accélérant constamment, grâce à la gravité. Au moment où vous atteignez la mi-parcours, après une chute de 21 minutes, vous roulez à 28 000 kilomètres à l'heure.

Une fois que vous avez traversé le point à mi-chemin, la vitesse vous ramènerait de l'autre côté du tunnel pendant 21 minutes supplémentaires. Cette fois, cependant, la gravité vous ralentit, donc au moment où vous atteignez l'autre extrémité, vous vous arrêtez parfaitement, juste au moment où vous arrivez à destination.

En d'autres termes, le voyage n'a nécessité aucune énergie. Vous avez échangé de l'énergie potentielle gravitationnelle contre de l'énergie cinétique en descendant, puis vous l'avez échangée en remontant. Aucune énergie n'a été créée ou détruite. Nous obéissons à toutes les lois de la thermodynamique ici sur le Guide de l'Espace.

L'astuce est que vous devez vous assurer que le tunnel est un vide complet, afin que vous ne rencontriez aucune résistance de l'air pendant votre voyage. Cela vous ferait tomber à une vitesse terminale et vous vous retrouveriez coincé au centre de la Terre, complètement en apesanteur et sans défense.

Je suis sûr que l'ingénieur en vous crie des obscénités à l'écran en ce moment. Nous pouvons à peine creuser un tunnel à quelques kilomètres dans la croûte externe raisonnable de la Terre. Oubliez de creuser dans la partie la plus chaude de la croûte, dans le manteau, où la roche s'écrase et suinte comme de la gelée. Et vous pouvez complètement oublier de creuser dans le noyau métallique de la Terre, qui tourne probablement plus vite que la Terre elle-même.

Maintenant, c'est pratiquement impossible à tous les niveaux. Cependant, cette idée n'est pas complètement terrible. Voici la partie cool.

Si vous creusez un tunnel entre deux points quelconques de la Terre, vous pouvez toujours profiter de la gravité terrestre. Au lieu de voyager entre deux antipodes, vous pourriez parcourir une distance beaucoup plus courte, sans percer si loin.

Ce concept s'appelle un train de gravité. Par exemple, vous pourriez construire un tunnel peu profond de Londres à Paris, qui ne descend que d'environ 55 kilomètres. Évacuez le tunnel et le train gravitaire est tiré vers le bas pendant la moitié du trajet, puis décélère naturellement pendant la seconde moitié. Et étonnamment, le trajet ne prend encore que 42 minutes. Quels que soient les deux points que vous reliez, le trajet ne prendra que 42 minutes.

En pratique, cependant, même un tunnel comme celui-ci, qui plongerait un peu dans le manteau terrestre, est bien au-delà de la portée de l'ingénierie de tout ce que nous pouvons imaginer. Mais qui sait quelles technologies étonnantes nous découvrirons à l'avenir ? Peut-être qu'un jour vous pourrez voyager autour de la Terre, sans consommer d'énergie, aller où vous voulez en 42 minutes en train.

Quels sont les deux points sur Terre qui devraient être reliés par un train de gravité ? En monteriez-vous un ? Faites-nous part de vos réflexions dans les commentaires ci-dessous.

Dans notre prochain épisode, nous vous dirons ce qu'il faut pour devenir astronaute de la NASA, y compris les "bonnes choses", quoi que ce soit. Assurez-vous de vous abonner à notre chaîne, afin que vous soyez averti dès que nous la publierons.

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Pourriez-vous voyager en ligne droite dans l'espace et revenir sur Terre ?

Un Univers se répétant à l'infini signifierait que quelqu'un pourrait voyager en ligne droite et revenir. [+] à l'endroit où ils ont commencé. Crédit image : V. Springel et al. et la simulation Virgo Consortium/Millennium, éditée par E. Siegel.

À l'époque où les gens pensaient que la Terre était plate, il était presque hérétique de suggérer que voyager en ligne droite sur une distance suffisamment longue vous ramènerait éventuellement à votre point de départ. Mais c'est vrai : parcourez environ 40 000 kilomètres (ou 25 000 miles) dans n'importe quelle direction - au-dessus des montagnes, des océans et de tout autre terrain que vous avez traversé - et revenez à votre point de départ. On se demande si l'espace pourrait être de la même manière. Si vous montiez dans une fusée et voyagiez assez vite pendant assez longtemps, et que vous ne gâchiez pas les choses en entrant en collision avec une étoile ou une galaxie lointaine, pourriez-vous éventuellement revenir à votre point de départ ?

Une simulation de la structure de l'Univers. Si vous quittez un "bord" de l'Univers et revenez . [+] à travers un autre, vous pourriez vivre dans un Univers récurrent. Crédit image : NASA, ESA et E. Hallman (Université du Colorado, Boulder).

Ce n'est pas aussi fou que ça en a l'air. Nous pourrions penser que l'Univers est infini, s'étendant indéfiniment dans toutes les directions, mais les preuves que nous avons de la taille et de la forme de l'Univers sont très limitées. D'une part, cela ne fait que 13,8 milliards d'années depuis le Big Bang, et nous ne pouvons donc voir que la quantité d'espace que 13,8 milliards d'années de lumière traversant l'Univers et s'achevant là où nous sommes peuvent illuminer. D'autre part, il existe des centaines de milliards de galaxies, toutes apparaissant plus jeunes dans un passé lointain à mesure que nous regardons loin. Est-il possible que l'un (ou plusieurs) d'entre eux soit une version infantile de la Voie lactée dans laquelle nous avons grandi ? Et enfin, serait-ce le cas, tout comme la Terre a deux dimensions, on peut s'y déplacer (nord-sud et est-ouest, mais ne pas de haut en bas), que l'Univers pourrait être une structure de dimension supérieure comme une hypersphère ou un hypertore où les différentes dimensions sont fermées et finies, se recourbant sur elles-mêmes ?

Dans un modèle hypertore de l'Univers, le mouvement en ligne droite vous ramènera à votre . [+] emplacement. Crédit image : ESO et utilisateur de deviantART InTheStarlightGarden, sous un c.c.-by-s.a. 4.0 licence.

Si tel était le cas, si vous pouviez voyager en ligne droite assez longtemps, vous reviendrez là où vous avez commencé. Si vous ne vieillissez pas, vous pourriez peut-être même finir par voir l'arrière de votre tête juste en regardant assez longtemps, car vos yeux finiraient par rencontrer la lumière émise par votre propre origine. Si l'Univers était comme ça, comment le découvririons-nous ?

Une simulation de la structure à grande échelle de l'Univers. Identification d'une région de galaxies. [+] dans une direction avec des galaxies identiques dans une autre serait la preuve d'un Univers répétitif. Crédit image : Dr Zarija Lukic.

La clé serait de regarder l'Univers aux plus grandes échelles et de rechercher des endroits où il semble avoir les mêmes propriétés dans différentes directions du ciel. Un Univers fini et récurrent impliquerait que les mêmes structures apparaissent encore et encore dans l'Univers. Alors que la majeure partie de l'Univers serait difficile à identifier comme récurrente, puisque la vitesse de la lumière finie signifie que nous verrions les mêmes objets à différents stades de leur évolution (comme une Voie lactée plus jeune), il y a toujours un grand nombre de objets qui apparaîtraient au même stade d'évolution à divers endroits. La structure à grande échelle de l'Univers ne montre aucune structure comme celle-ci, mais il y a un endroit encore meilleur à regarder : le fond diffus cosmologique !

Les fluctuations du fond diffus cosmologique, vues par Planck. Il n'y a aucune preuve pour aucun. [+] structures répétitives. Crédit image : ESA et la collaboration Planck.

Les fluctuations de la lueur résiduelle du Big Bang ont un schéma très particulier, mais elles présentent également une distribution aléatoire de ce modèle particulier. De nombreux algorithmes ont été programmés pour rechercher des signaux répétitifs, non aléatoires ou des corrélations entre les fluctuations sur différentes parties du ciel. Si l'Univers était fini et fermé sur lui-même - si des parties de celui-ci se répétaient à d'autres endroits - il serait apparu dans le fond diffus cosmologique.

Une visualisation d'un modèle spatial à 3 tores, où notre Univers observable pourrait n'être qu'un petit . [+] partie de la structure globale. Crédit image : Bryan Brandenburg, sous c.c.a.-s.a.-3.0.

Mais l'absence d'une telle structure répétitive et détectable ne signifie pas nécessairement que l'Univers n'a pas ce type de topologie. It only means that if the Universe does repeat, if it is a closed hypersurface, and if we could theoretically re-emerge in the same spot after traveling in a straight line for long enough, it is so on a scale that's larger than the part we can observe. Given that we're limited to how far light can travel in 13.8 billion years, there's plenty of room for this to still be the case.

No matter how technologically advanced you imagine a human will someday be, so long as we're limited by the speed of light we'll never be able to find out, even if the Universe is really this way. Thanks to dark energy and the accelerated expansion of the Universe, it's physically impossible to even reach all the way to the edge of today's observable Universe we can only get a third of the way there at maximum. Unless the Universe repeated on a scale that was less than about 15 billion light years in diameter today, we'd have no way to ever return to our original starting point by traveling in a straight line.

The size of our visible Universe (yellow), along with the amount we can reach (magenta). Image . [+] credit: E. Siegel, based on work by Wikimedia Commons users Azcolvin 429 and Frédéric MICHEL.

However, that doesn't mean it isn't possible for the Universe to be closed, finite, and for it to fold in on itself the way a Hypersphere or a Three-Torus does. It just means that the expansion of the Universe -- accelerating as it is -- forbids us from ever completing a single "circumnavigation" of the Universe and returning to our origin. Because of the combination of:

  • the finite age of the Universe,
  • the finite speed of light,
  • the expansion of the Universe and
  • the presence of dark energy,

we may never be able to know whether our Universe is infinite or not, and what its true topology is.

The appearance of different angular sized of fluctuations in the CMB results in different spatial . [+] curvature scenarios. Image credit: the Smoot group at Lawrence Berkeley Labs, via http://aether.lbl.gov/universe_shape.html.

All we can see is the part of it accessible to us, which allows us to place constraints on what its topology is allowed to be. As far as we can tell, it's flat, non-repeating and possibly (but not necessarily) infinite. Perhaps, as time goes on and more of the Universe slowly reveals itself to us, or as our curvature measurements get more precise, we'll discover a departure from what we've concluded so far. After all, although we're limited by what we're capable of observing, the possibility of a Universe that's vastly different from what we've concluded thus far might lie just beyond the cosmic horizon.


They Saw Earth From Space. Here’s How It Changed Them.

The majesty of our planet can be difficult to describe. But these astronauts will try.

For the bulk of human history, it’s been impossible to put Earth in cosmic perspective.

Bound by gravity and biology, we can’t easily step outside it, above it, or away from it. For most of us, Earth is inescapably larger than life. Even now, after nearly six decades of human spaceflight, precious few people have rocketed into orbit and seen the sun peeking out from behind that curved horizon. Since 1961, a mere 556 people have had this rarefied experience. Fewer, just 24, have watched Earth shrink in the distance, growing smaller and smaller until it was no larger than the face of a wristwatch. And only six have been completely alone behind the far side of the moon, cut off from a view of our planet as they sailed in an endlessly deep, star-studded sea.

What Does Our Planet Look Like Once You've Seen It From Space? - Here's What Some Astronauts Have to Say

It’s an inherently unnatural thing, spaceflight. After all, our physiology evolved specifically to succeed on this planet, not above it. Perhaps that’s why it can be difficult for astronauts to describe the experience of seeing Earth from space.

Italian space traveler Luca Parmitano says that we haven’t yet developed the words to truly convey the realities of spaceflight. The building blocks of modern human communication, words are necessarily constrained by meaning and connotation, no matter which language you choose (Parmitano speaks five). And until the mid-20th century, there was no need to express what it means to see our planet in the fiercely primeval essence of space. “We just don’t think in terms of spaceflight,” he says.

Seeing Earth from space can change a person’s worldview. U.S. astronaut Nicole Stott flew twice on the space shuttle Découverte and returned with a new drive for creating artwork depicting the view. Canadian spacefarer Chris Hadfield says that while orbiting Earth, he felt more connected to the people on the planet than ever before.

Kathy Sullivan, who in 1984 became the first American woman to perform a space walk, returned with an abiding awe for the intricate systems that come together to make Earth an improbable oasis. “The thing that grew in me over these flights was a real motivation and desire … to not just enjoy these sights and take these pictures,” she says, “but to make it matter.”

After retiring from NASA, Sullivan led the National Oceanic and Atmospheric Administration for three years, using the robotic eyes of orbiting satellites to pursue her passion. She says Earth from above is so captivatingly beautiful, she never grew bored looking at it. “I’m not sure I’d want to be in the same room with someone who could get tired of that.”

Even when words fail us, a single picture of home from above can change the perspectives of millions of people. In 1968 the Apollo 8 crew became the first people to rocket far away from Earth and loop around the moon. On Christmas Eve, astronaut William Anders snapped what would become an unforgettable image: a lush world rising above the sterile, cratered lunar horizon. Now called “Earthrise,” the photograph boosted awareness of our planet’s beauty and fragility.

“Twenty eighteen is the 50-year anniversary of that iconic picture that helped define the environmental movement. What are the course corrections we need to do now that will help us get to the hundredth anniversary?” asks U.S. astronaut Leland Melvin. He’s working with a coalition of fellow space travelers to rethink how we balance ecological health and human needs. The project will use astronauts’ experiences to help others adopt more sustainable lifestyles.

Clearly, a desire to protect the planet is common among those who have left it. Russian cosmonaut Gennady Padalka has logged more cumulative days in space than anyone else. The allure of spaceflight kept him on the job for 28 years, but something even more powerful than gravity kept bringing him home.

“We are genetically connected to this planet,” he says. And to the best of our knowledge, Earth is unique in its ability to support life as we know it. The past decade of astronomy has shown us that we are one among billions of worlds in the Milky Way galaxy, but our tangled web of geology, ecology, and biology makes this strange rock the only one in reach that’s just right for humans.


How Close Could a Person Get to the Sun and Survive?

Nasa

Of all the bodies in our solar system, the sun is probably the one we want to give the widest berth. It gushes radiation, and even though its surface is the coolest part of the star, it burns at about 9,940°F, hot enough to incinerate just about any material. As such, there are no plans to send a manned mission in its direction anytime soon (Mars is much more interesting, anyway), but it can’t hurt to figure out at what distance a person would want to turn back. You can get surprisingly close. The sun is about 93 million miles away from Earth, and if we think of that distance as a football field, a person starting at one end zone could get about 95 yards before burning up.

That said, an astronaut so close to the sun is way, way out of position. “The technology in our current space suits really isn’t designed to withstand deep space,” says Ralph McNutt, an engineer working on the heat shielding for NASA’s Messenger, a new robotic Mercury probe. The standard space suit will keep an astronaut relatively comfortable at external temperatures reaching up to 248°. Heat coming off the sun dissipates over distance, but a person drifting in space would begin encountering that kind of heat (the five-yard line) some three million miles from the sun. “It would then be a matter of time before the astronaut died,” McNutt says. Above 248°, the suit would transform into a close-fitting sauna—the temperature would climb above 125° and the person would become dehydrated and pass out, eventually dying of heatstroke.

Riding in the space shuttle, though, someone could get much closer to our star. The ship’s reinforced carbon-carbon heat shield is designed to withstand temperatures of up to 4,700° to ensure that the spacecraft and its passengers can survive the friction heat generated when it reenters the atmosphere from orbit. If the shield wrapped the entire shuttle, McNutt says, astronauts could fly to within 1.3 million miles of the sun (roughly the two-yard line). But the integrity of the shield degrades rapidly above 4,700°, and the cockpit would begin to cook. “I would advise turning away from the sun well before that point,” McNutt says. Much hotter than that, the shields would fail altogether, and the vehicle would combust in less than a minute.

Of course, just getting that close to the sun would be quite an accomplishment, says NASA radiation-health officer Eddie Semones. The constant exposure to cosmic radiation during the voyage would most likely prove fatal before the astronauts crossed the 50-yard line.


New horizons

Additionally, scientists would be glad to study the interstellar medium (the gas and dust that lie in between stars), and the public would appreciate close-up pictures of distant worlds, he said.

"I don't think we can ever underestimate something as tremendous as taking a picture of a planet in another solar system up close," Obousy said, "and then of course, which is more exciting, there are astrobiological studies. As far as we know, we are the only life in the universe, but I think the idea that there could be life on other worlds is certainly quite tantalizing, and I think people are interested."

Landis said that if there's one lesson from exploring space, it's that the universe is "weirder than we thought." Observations of exoplanets done with the Kepler Space Telescope, for example, have revealed solar systems wildly unlike our own. Some have "hot Jupiters," or huge gas-giant planets orbiting close to their parent stars. Other solar systems may have "super-Earths," or rocky worlds that are between the size of Earth and Neptune. So, this makes it harder to predict what people may encounter as they look at faraway places, Landis said.

"There are all sorts of things that we never imagined," he said. "So, the first thing we'd discover if we solve the problems and go out and start exploring other planets is they are strange beyond what we can believe."