Dans le film de science-fiction chinois The Wandering Earth, récemment sorti sur Netflix, l'humanité tente de changer l'orbite de la Terre à l'aide d'énormes propulseurs afin d'échapper au soleil en expansion – et d'empêcher une collision avec Jupiter.

Le scénario pourrait un jour se réaliser. Dans cinq milliards d'années, le soleil va manquer de carburant et se dilater, probablement engloutissant la Terre. Une menace plus immédiate est l'apocalypse du réchauffement climatique. Déplacer la Terre sur une orbite plus large pourrait être une solution – et c'est possible en théorie.

Mais comment s'y prendre et quels sont les défis techniques ? Pour le bien de l'argument, supposons que nous visons à déplacer la Terre de son orbite actuelle à une orbite 50 % plus éloignée du soleil, semblable à Mars.

Nous avons mis au point des techniques pour déplacer de petits corps - des astéroïdes - de leur orbite depuis de nombreuses années, principalement pour protéger notre planète des impacts. Certains sont basés sur une impulsivité, et souvent destructeur, action :une explosion nucléaire à proximité ou à la surface de l'astéroïde, ou un "impacteur cinétique", par exemple un vaisseau spatial entrant en collision avec l'astéroïde à grande vitesse. Ceux-ci ne sont clairement pas applicables à la Terre en raison de leur nature destructrice.

D'autres techniques impliquent plutôt un très doux, poussée continue sur une longue période, assuré par un remorqueur amarré à la surface de l'astéroïde, ou un vaisseau spatial planant près de lui (poussant par gravité ou d'autres méthodes). Mais cela serait impossible pour la Terre car sa masse est énorme par rapport aux plus gros astéroïdes.

Propulseurs électriques

En fait, nous avons déjà fait sortir la Terre de son orbite. Chaque fois qu'une sonde quitte la Terre pour une autre planète, il donne une petite impulsion à la Terre dans la direction opposée, semblable au recul d'une arme à feu. Heureusement pour nous – mais malheureusement dans le but de déplacer la Terre – cet effet est incroyablement petit.

Le Falcon Heavy de SpaceX est aujourd'hui le lanceur le plus performant. Nous aurions besoin de 300 milliards de milliards de lancements à pleine capacité pour réaliser le changement d'orbite vers Mars. La matière constituant toutes ces fusées équivaudrait à 85 % de la Terre, ne laissant que 15 % de la Terre en orbite martienne.

Un propulseur électrique est un moyen beaucoup plus efficace d'accélérer la masse - en particulier les moteurs ioniques, qui fonctionnent en tirant un flux de particules chargées qui propulsent le vaisseau vers l'avant. Nous pourrions pointer et tirer un propulseur électrique dans la direction de fuite de l'orbite terrestre.

Le propulseur surdimensionné doit être 1, 000 kilomètres d'altitude, au-delà de l'atmosphère terrestre, mais toujours solidement attaché à la Terre avec une poutre rigide, transmettre la force de poussée. Avec un faisceau d'ions tiré à 40 kilomètres par seconde dans la bonne direction, il faudrait encore éjecter l'équivalent de 13 % de la masse de la Terre en ions pour déplacer les 87 % restants.

Naviguer à la lumière

Comme la lumière porte de l'élan, mais pas de masse, nous pouvons également être en mesure d'alimenter en continu un faisceau lumineux focalisé, comme un laser. La puissance requise serait recueillie du soleil, et aucune masse terrestre ne serait consommée. Même en utilisant l'énorme usine laser de 100 GW envisagée par le projet Breakthrough Starshot, qui vise à propulser des engins spatiaux hors du système solaire pour explorer les étoiles voisines, il faudrait encore trois milliards de milliards d'années d'utilisation continue pour réaliser le changement orbital.

Mais la lumière peut également être réfléchie directement du soleil vers la Terre à l'aide d'une voile solaire stationnée à côté de la Terre. Les chercheurs ont montré qu'il faudrait un disque réfléchissant 19 fois plus grand que le diamètre de la Terre pour réaliser le changement orbital sur une échelle de temps d'un milliard d'années.

Billard interplanétaire

Une technique bien connue permettant à deux corps en orbite d'échanger de l'élan et de changer leur vitesse est avec un passage rapproché, ou une fronde gravitationnelle. Ce type de manœuvre a été largement utilisé par les sondes interplanétaires. Par exemple, la sonde Rosetta qui a visité la comète 67P en 2014-2016, au cours de son voyage de dix ans vers la comète est passé deux fois au voisinage de la Terre, en 2005 et 2007.

Par conséquent, le champ de gravité de la Terre a conféré une accélération substantielle à Rosetta, ce qui aurait été irréalisable en utilisant uniquement des propulseurs. Par conséquent, la Terre a reçu une impulsion opposée et égale - bien que cela n'ait eu aucun effet mesurable en raison de la masse de la Terre.

Mais et si nous pouvions effectuer une fronde, en utilisant quelque chose de beaucoup plus massif qu'un vaisseau spatial? Les astéroïdes peuvent certainement être redirigés par la Terre, et bien que l'effet mutuel sur l'orbite terrestre soit minime, cette action peut être répétée de nombreuses fois pour finalement aboutir à un changement considérable d'orbite terrestre.

Certaines régions du système solaire sont denses avec de petits corps tels que les astéroïdes et les comètes, dont la masse est suffisamment petite pour être déplacée avec une technologie réaliste, mais toujours des ordres de grandeur plus grands que ce qui peut être lancé de manière réaliste depuis la Terre.

Avec une conception de trajectoire précise, il est possible d'exploiter ce que l'on appelle "l'effet de levier Δv" - un petit corps peut être poussé hors de son orbite et par conséquent passer au-delà de la Terre, donner une impulsion beaucoup plus grande à notre planète. Cela peut sembler passionnant, mais il a été estimé que nous aurions besoin d'un million de tels passages rapprochés d'astéroïdes, chacun espacé d'environ quelques milliers d'années, pour suivre l'expansion du soleil.

Le verdict

De toutes les options disponibles, l'utilisation de plusieurs lance-pierres d'astéroïdes semble la plus réalisable en ce moment. Mais à l'avenir, exploiter la lumière pourrait être la clé - si nous apprenons à construire des structures spatiales géantes ou des réseaux laser super puissants. Ceux-ci pourraient également être utilisés pour l'exploration spatiale.

Mais bien que cela soit théoriquement possible, et peut-être un jour techniquement faisable, il pourrait en fait être plus facile de déplacer notre espèce vers notre voisin planétaire, Mars, qui peut survivre à la destruction du soleil. Nous avons, après tout, déjà atterri et parcouru sa surface à plusieurs reprises.

Après avoir considéré à quel point il serait difficile de déplacer la Terre, coloniser Mars, la rendre habitable et y déplacer la population terrestre au fil du temps, peut ne pas sembler aussi difficile après tout.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.