Un faisceau laser utilisé en astronomie pour faire de l'optique adaptative ici pointé vers un amas globulaire. © ESO / D. Bonaccini Calia et l'équipe 4LGSF

Sciences

Optical Seti : un puissant laser pour entrer en contact avec des E.T ?

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Des civilisations E.T, technologiquement avancées utilisent peut-être des lasers plutôt que des ondes radio pour les télécommunications interplanétaires et interstellaires. Pour attirer leur attention et communiquer avec eux, des faisceaux lasers émis par des instruments aussi grands que le futur ELT de l'ESO pourraient donc être plus indiqués que des radiotélescopes.

L'une des motivations de Carl Sagan lorsqu'il a aidé au développement du programme Seti était d'essayer de savoir si nous avions une chance de survivre au XXe et XXIe siècle.

Rappelons que ce programme a pour objectif de détecter les signaux d'une civilisation extraterrestre, toujours avec un radiotélescope, de déterminer si ces signaux contiennent un message à notre destination... Et de leur répondre.

La guerre froide battait son plein au siècle dernier et la prolifération des armes nucléaires n'augurait rien d'optimiste. Aujourd'hui, le spectre de la guerre atomique s'est éloigné. Pour autant, les conséquences du réchauffement climatique et la raréfaction des ressources naturelles qui accompagnent notre monde surpeuplé et gagné par l'irrationalité ne l'ont pas entièrement exorcisé. La découverte d'une ou de nombreuses civilisations E.T pourrait nous redonner confiance dans un futur qui semble bien sombre, si l'on en croit les fameuses prédictions du rapport Meadows.

Toujours est-il que la meilleure façon de détecter et d'entrer en contact avec une civilisation E.T technologiquement avancée ne se trouve peut-être pas dans l'utilisation de radiotélescopes. Le moyen se situerait dans des projets consistant à tenter de détecter des émissions de civilisations E. T sous forme d'impulsions laser, qu'elles soient le sous-produit de techniques de propulsion de voiles solaires interstellaire, par exemple comme celles du projet Breakthrough Starshot, ou de vraies tentatives de communications interstellaires. Comme Futura l'expliquait dans l'article précédent ci-dessous, l'idée que des extraterrestres pouvaient préférer communiquer sur des distances interplanétaires, et même interstellaires, en utilisant des lasers, est ancienne. Elle a déjà été formulée par Schwartz et Townes en 1961, soit un an après l'invention du laser par Townes, et deux ans après que Cocconi et Morrison aient proposé le concept de base du programme Seti.

L'exploration de cette idée a donné lieu au développement du concept d'Optical Seti. Ce dernier consisterait donc à tenter de détecter ces impulsions lasers qui se trouveraient probablement dans une bande de fréquences entre l'infrarouge et l'ultraviolet ; et bien évidemment, à construire aussi des instruments permettant d'envoyer des signaux similaires à l'origine des E.T. L'idée est traitée dans cet article quelque peu médiatisé actuellement et qui a été publié dans The Astrophysical Journal par James R. Clark et Kerri Cahoy, respectivement doctorant et professeure en astronautique du célèbre Département d'aéronautique et d'astronautique du MIT aux USA.

Une présentation du télescope géant européen, l’ELT, en construction. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)

Un laser à travers l’ELT à destination de Proxima du Centaure ?

On sait que les faisceaux lasers s'élargissent et perdent donc de la puissance par élément de surface avec la distance parcourue. Mais, selon Clark, sont acquises les bases d'une technologie qui nous permettrait de nous signaler dans la Voie lactée jusqu'à une distance d'environ 20.000 années-lumière. D'après les calculs, il suffirait pour cela d'avoir un faisceau laser, dont la puissance serait de 1 à 2 mégawatts, envoyé à travers un télescope dont le miroir aurait au moins 30 mètres de diamètre.

Or, nous avons déjà construit ce genre de laser, comme le prouve l'exemple du Boeing YAL-1 Airborne Laser (ABL), également appelé ALTM (pour Airborne Laser Test Bed), un laser de type chimique iode-oxygène développé pour l'US Air Force qui fut testé entre 2002 et 2011. Et nous sommes en train de construire un télescope géant observant dans le visible et l'infrarouge avec un miroir de 39 mètres de diamètre, à savoir l'ELT pour Extremely Large Telescope.

Nous pourrions donc produire des impulsions laser infrarouge qui se signaleraient à des E.T parce que leurs variations en intensité seraient dix fois plus importantes que celles, naturelles, du Soleil dans l'infrarouge. On aurait donc un rapport « signal sur bruit », comme disent les astronomes, clairement significatif d'une activité technologique et pas d'un phénomène naturel pour des E.T qui nous observeraient, par exemple depuis Proxima du Centaure (environ 4 années-lumière) ou Trappist 1 (environ 40 années-lumière) comme l'expliquent Clark et Cahoy. Nous pourrions même communiquer avec eux avec une sorte de code morse.

Reste qu'il ne serait pas évident malgré tout qu'une civilisation E.T ait la chance d'intercepter notre faisceau, un argument qui marche aussi dans l'autre sens pour nous. Bien évidemment, se pose alors la question de savoir s'il serait bien intelligent d'attirer l'attention d'une civilisation plus avancée que nous.

En ce qui concerne Proxima ou Trappist, cela fait déjà des décennies que nos émissions radio naturelles ont rejoint ces systèmes planétaires, et que des biosignatures dans notre atmosphère ont déjà été découvertes depuis plus longtemps encore à des distances comparables. Enfin, on peut raisonnablement penser que des civilisations E.T, ayant maitrisé le voyage interstellaire, sont justement celles qui ont maitrisé et dépassé leur agressivité et leur stupidité (ce qui nous reste à accomplir) et supposer qu'elles ne seraient probablement pas hostiles. Mieux, si elles sont des super IA, elles n'auront probablement pas plus envie d'entrer en contact avec nous que nous ne l'avons de discuter art et philosophie avec des poissons rouges !

Sur cette vue d’artiste figure l’Extremely Large Telescope en opération depuis le sommet du Cerro Armazones au nord du Chili. Le télescope utilise des lasers pour créer des étoiles artificielles dans la haute atmosphère. Michelle Bachelet Jeria, Présidente du Chili, a assisté à la cérémonie de pose de la première pierre du télescope, le 26 mai 2017. © ESO, L. Calçada
  • Les pionniers du programme Seti savaient déjà, dans les années 1960, que les E.T pouvaient utiliser des faisceaux laser pour communiquer. Plus tard, il a été proposé de tenter de détecter de tels signaux et plus généralement, ceux qui seraient émis, de l'infrarouge à l'ultraviolet, par des lasers ou non, pour diverses raisons (propulsion, télécommunication etc...). Cela donné lieu au programme de l'Optical Seti.
  • Dans le cadre de ce programme et dès à présent, il est envisageable, avec des instruments ayant un miroir d'au moins 30 mètres de diamètre, de se signaler ou de communiquer avec des E.T technologiquement avancées jusqu'à 20.000 années-lumière, à l'aide de faisceaux laser.
Pour en savoir plus

Optical Seti : des idées originales pour détecter des E.T.

Article de Laurent Sacco publié le 31/08/2015

En plus d'épier d'hypothétiques messages radio émis par des civilisations E.T., il est aussi envisagé depuis quelque temps de rechercher des artefacts des activités de ces extraterrestres. Des faisceaux laser pourraient par exemple leur servir à propulser des voiles photoniques... et l'Optical Seti pourrait les détecter.

Le projet Breakthrough Initiative, récemment lancé par le milliardaire Yuri Milner, va permettre de financer les recherches du programme Seti sur 10 ans à hauteur de 100 millions de dollars (environ 92 millions d'euros au cours actuel), soit trois fois plus que ce qu'avait déjà fait Paul Allen, le cofondateur de Microsoft avec Bill Gates. Une initiative qui a reçu le soutien de plusieurs scientifiques de renom - notamment Kip Thorne et les prix Nobel Steven Weinberg et James Watson - exprimé dans une lettre ouverte.

Ce projet se décline en deux parties. La première, et la plus importante, le Breakthrough Listen, consistera à tenter de détecter des émissions de civilisations E. T. dans le domaine radio mais aussi sous forme d'impulsions laser. L'idée que des extraterrestres pouvaient préférer communiquer sur des distances interplanétaires, et même interstellaires, en utilisant des lasers est ancienne. Elle a déjà été formulée par Schwartz et Townes en 1961, soit un an après l'invention du laser par Townes et deux ans après que Cocconi et Morrison aient proposé le concept de base du programme Seti.

Au début des années 1990, Internet fit naître des discussions qui débouchèrent rapidement sur l'essor d'Optical Seti, c'est-à-dire la recherche de civilisations extraterrestres par d'autres moyens que les radiotélescopes. Il s'agissait plus précisément de chercher des émissions dans une bande spectrale correspondant grossièrement à la bande visible - d'où le nom d'Optical Seti. De nos jours, on conduit des recherches dans le cadre d'Optical Seti en réalisant des observations qui vont du proche infrarouge à l'ultraviolet.

Des voiles solaires ont déjà été lancées et testées par la Nasa (Agence spatiale américaine) et la Jaxa (Agence spatiale japonaise). La Planetary Society se propose d'en lancer une nouvelle, comme elle l'explique dans cette vidéo. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © The Planetary Society

Des photovoiles propulsées par faisceaux laser ou micro-ondes

Le concept d'Optical Seti s'est élargi avec le temps. Il n'est plus simplement question de détecter des télécommunications sporadiques éventuelles entre sondes, voire entre vaisseaux interplanétaires ou interstellaires, au moyen de lasers ; l'enjeu est également de déceler des traces de leur utilisation à d'autres fins. En l'occurrence, des faisceaux laser pourraient servir à propulser des voiles solaires ou plus exactement des voiles photoniques.

En effet, en astronautique, il existe deux facteurs pouvant limiter les déplacements : l'utilisation de carburant et la vitesse des particules éjectées par un véhicule spatial - qu'il soit robotisé ou habité. Ainsi, par exemple, plus on éjecte vite de la matière, plus il est possible d'atteindre rapidement, avec peu de carburant, une vitesse donnée. Dans l'idéal, il faudrait pouvoir éjecter des photons, par exemple en annihilant des particules d'antimatière, mais il est aussi possible d'utiliser la pression de radiation sur des voiles solaires. C'est là que des lasers puissants interviennent. On pourrait donc tenter de repérer des bouffées de rayons laser très spécifiques émises pour assurer la propulsion des vaisseaux E.T.

En reprenant cette idée pour la ramener finalement dans le cadre du programme Seti classique, Abraham Loeb et James Guillochon, de l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et de l'Institute for Theory and Computation (États-Unis), ont récemment déposé sur arXiv un article étudiant les fuites dans un faisceau de micro-ondes. Ce dernier serait en effet le plus indiqué pour faire parvenir rapidement à Mars du fret à destination de colons au moyen d'une voile photonique. Les chercheurs en concluent qu'il devrait, en principe, être possible de détecter ces fuites, transposées à une civilisation E.T., avec des radiotélescopes comme ceux de Parkes et Green Bank Telescope, à une distance de l'ordre de 326 années-lumière environ. Mais encore faudrait-il que nous observions par la tranche des systèmes d'exoplanètes.

Nikolaï Kardashev, né le 25 avril 1932, est un radioastronome russe célèbre pour son échelle de Kardashev. Cette dernière classe les civilisations de l'univers en fonction de leur consommation d'énergie. © Russian Academy of Sciences

Il existe encore d'autres façons de faire de l'Optical Seti. Une nouvelle idée a été récemment publiée, prolongeant celles déjà proposées pour détecter des civilisations de Kardashev de type II et III à l'aide de sphères de Dyson. Avant d'aborder cette idée, rappelons qu'en 1964, le grand astrophysicien et exobiologiste russe Nikolaï Kardashev, aujourd'hui impliqué dans le projet RadioAstron, a proposé de classer les civilisations technologiques en fonction de leur consommation en énergie. Il a introduit ce que l'on appelle l'échelle de Kardashev. Si nous consommons un jour toute l'énergie solaire disponible sur Terre, nous deviendrions une civilisation de type I. Si nous utilisons toute l'énergie rayonnée chaque seconde par le Soleil, en l'entourant d'une sphère de Dyson, nous deviendrions une civilisation de type II. Si nous colonisons la Galaxie pour exploiter l'énergie de toutes les étoiles de la même manière nous serions en passe de devenir une civilisation de type III.

Des sphères de Dyson qui obscurcissent des galaxies spirales ?

L'autres manière de faire de l'Optical Seti est donc la suivante : des sphères de Dyson doivent piéger le rayonnement des étoiles dans le visible et l'ultraviolet mais elles doivent tout de même chauffer et émettre dans l'infrarouge. L'idée avait donc été avancée qu'il était possible de détecter une civilisation de type II dans la Voie lactée en cherchant une signature bien caractéristique dans cette longueur d'onde. Une alternative pour débusquer des civilisations de type III et chercher des écarts à la loi de Tully-Fisher. Il s'agit d'une relation empirique établie entre la luminosité intrinsèque d'une galaxie spirale et sa courbe de rotation pour les vitesses de ses étoiles.

Les galaxies spirales colonisées par des civilisations de type III apparaîtraient anormalement moins lumineuses. De fait, l'équipe d'astronomes à l'origine de cette idée a trouvé quelques étranges candidats arrivant à la conclusion que moins de 0,3 % des galaxies spirales pourraient contenir ces civilisations.

On peut légitimement mettre en doute qu'une civilisation n'atteigne jamais le type II et donc le type III. En effet, avec une sphère de Dyson, nous disposerions de la puissance nécessaire pour alimenter la consommation de mille milliards de fois celle de l'humanité actuellement. Il semble délirant d'imaginer une croissance de la population d'un ordre de grandeur comparable. Bien au contraire, on peut penser que dans les siècles à venir, si nous survivons, nous allons limiter de plus en plus fortement le nombre d'êtres humains présents dans le Système solaire.

Il faut toutefois rester prudent. On peut en effet penser que le prochain stade d'évolution de l'intelligence sur Terre sera l'émergence d'une super IA (Intelligence artificielle) et qu'il en est fatalement de même avec toutes les civilisations E.T. avancées. Une telle IA pourrait ne pas se donner de limites à la quantité et à la complexité de ses pensées, et ce serait donc un chemin naturel pour elle de passer au stade de civilisation de type II puis III et bien plus loin encore. On en saura peut-être plus avant la fin de ce siècle...

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