Une grande partie de la technologie courante dans la vie quotidienne d'aujourd'hui provient de la volonté d'envoyer un être humain sur la lune. Cet effort a atteint son apogée lorsque Neil Armstrong est descendu du module d'atterrissage Eagle sur la surface lunaire il y a 50 ans.

En tant qu'ambassadeur de l'astronomie aéroportée de la NASA et directeur du planétarium Manfred Olson de l'Université du Wisconsin-Milwaukee, Je sais que les technologies derrière les prévisions météorologiques, Le GPS et même les smartphones peuvent retracer leurs origines jusqu'à la course à la lune.

1. Fusées

4 octobre 1957 a marqué l'aube de l'ère spatiale, lorsque l'Union soviétique a lancé Spoutnik 1, le premier satellite fabriqué par l'homme. Les Soviétiques ont été les premiers à fabriquer de puissants lanceurs en adaptant des missiles à longue portée de la Seconde Guerre mondiale, surtout le V-2 allemand.

De là, la propulsion spatiale et la technologie des satellites ont évolué rapidement :Luna 1 a échappé au champ gravitationnel de la Terre pour survoler la lune le 4 janvier 1959 ; Vostok 1 a porté le premier humain, Youri Gagarine, dans l'espace le 12 avril, 1961; et Telstar, le premier satellite commercial, envoyé des signaux de télévision à travers l'océan Atlantique le 10 juillet, 1962.

L'alunissage de 1969 a également mis à profit l'expertise de scientifiques allemands, comme Wernher von Braun, envoyer des charges utiles massives dans l'espace. Les moteurs F-1 de Saturn V, le lanceur du programme Apollo, brûlé un total de 2, 800 tonnes de carburant à un rythme de 12,9 tonnes par seconde.

Saturn V est toujours la fusée la plus puissante jamais construite, mais les fusées d'aujourd'hui sont beaucoup moins chères à lancer. Par exemple, alors que Saturn V a coûté 185 millions de dollars, ce qui se traduit par plus d'un milliard de dollars en 2019, le lancement du Falcon Heavy d'aujourd'hui ne coûte que 90 millions de dollars. Ces fusées sont comment les satellites, les astronautes et autres engins spatiaux quittent la surface de la Terre, continuer à rapporter des informations et des idées d'autres mondes.

2. Satellite

La quête d'une poussée suffisante pour faire atterrir un homme sur la lune a conduit à la construction de véhicules suffisamment puissants pour lancer des charges utiles à des hauteurs de 21, 200 à 22, 600 milles (34, 100 à 36, 440 km) au-dessus de la surface de la Terre. A de telles altitudes, la vitesse en orbite des satellites s'aligne sur la vitesse de rotation de la planète, de sorte que les satellites restent au-dessus d'un point fixe, dans ce qu'on appelle l'orbite géosynchrone. Les satellites géosynchrones sont responsables des communications, fournissant à la fois une connectivité Internet et une programmation télévisée.

Début 2019, il y en avait 4, 987 satellites en orbite autour de la Terre ; rien qu'en 2018, il y a eu plus de 382 lancements orbitaux dans le monde. Parmi les satellites actuellement opérationnels, environ 40 % des charges utiles permettent les communications, 36% observent la Terre, 11% démontrent des technologies, 7 % améliorent la navigation et le positionnement et 6 % font progresser les sciences spatiales et terrestres.

3. Miniaturisation

Les missions spatiales - à l'époque et même aujourd'hui - ont des limites strictes sur la taille et le poids de leur équipement, car il faut tant d'énergie pour décoller et atteindre l'orbite. Ces contraintes ont poussé l'industrie spatiale à trouver des moyens de fabriquer des versions plus petites et plus légères de presque tout :même les parois du module d'alunissage ont été réduites à l'épaisseur de deux feuilles de papier.

De la fin des années 40 à la fin des années 60, le poids et la consommation d'énergie de l'électronique ont été réduits d'un facteur de plusieurs centaines au moins, des 30 tonnes et 160 kilowatts de l'Electric Numerical Integrator and Computer aux 70 livres et 70 watts de l'ordinateur de guidage Apollo. Cette différence de poids est équivalente à celle entre une baleine à bosse et un tatou.

Les missions habitées nécessitaient des systèmes plus complexes qu'auparavant, ceux sans pilote. Par exemple, en 1951, l'ordinateur automatique universel était capable de 1, 905 instructions par seconde, alors que le système de guidage de la Saturn V a effectué 12, 190 instructions par seconde. La tendance à l'électronique agile s'est poursuivie, avec des appareils portables modernes capables d'exécuter des instructions 120 millions de fois plus rapidement que le système de guidage qui a permis le décollage d'Apollo 11. Le besoin de miniaturiser les ordinateurs pour l'exploration spatiale dans les années 1960 a motivé l'ensemble de l'industrie à concevoir des des ordinateurs plus rapides et plus économes en énergie, qui ont touché pratiquement tous les aspects de la vie aujourd'hui, des communications à la santé et de la fabrication au transport.

4. Réseau mondial de stations au sol

Communiquer avec les véhicules et les personnes dans l'espace était tout aussi important que de les faire monter là-bas en premier lieu. Une percée importante associée à l'alunissage de 1969 a été la construction d'un réseau mondial de stations au sol, appelé Deep Space Network, pour permettre aux contrôleurs sur Terre de communiquer en permanence avec des missions sur des orbites terrestres hautement elliptiques ou au-delà. Cette continuité était possible parce que les installations au sol étaient placées stratégiquement à 120 degrés l'une de l'autre en latitude afin que chaque engin spatial soit à tout moment à portée de l'une des stations au sol.

En raison de la capacité de puissance limitée du vaisseau spatial, de grandes antennes ont été construites sur Terre pour simuler de "grandes oreilles" pour entendre des messages faibles et pour agir comme de "grandes gueules" pour diffuser des commandes fortes. En réalité, le Deep Space Network a été utilisé pour communiquer avec les astronautes d'Apollo 11 et a été utilisé pour relayer les premières images télévisées dramatiques de Neil Armstrong marchant sur la lune. Le réseau était également essentiel pour la survie de l'équipage d'Apollo 13, car ils avaient besoin des conseils du personnel au sol sans gaspiller leur précieuse puissance en communications.

Plusieurs dizaines de missions utilisent le Deep Space Network dans le cadre de l'exploration continue de notre système solaire et au-delà. En outre, le Deep Space Network permet des communications avec des satellites qui sont sur des orbites très elliptiques, pour surveiller les pôles et délivrer des signaux radio.

5. Retour sur la Terre

Aller dans l'espace a permis aux gens de tourner leurs efforts de recherche vers la Terre. En août 1959, le satellite sans pilote Explorer VI a pris les premières photos brutes de la Terre depuis l'espace lors d'une mission de recherche sur la haute atmosphère, en préparation du programme Apollo.

Près d'une décennie plus tard, l'équipage d'Apollo 8 a pris une célèbre photo de la Terre s'élevant au-dessus du paysage lunaire, bien nommé "Earthrise". Cette image a aidé les gens à comprendre notre planète comme un monde partagé unique et a stimulé le mouvement environnemental.

La compréhension du rôle de notre planète dans l'univers s'est approfondie avec la photo du « point bleu pâle » de Voyager 1, une image reçue par le Deep Space Network.

Depuis lors, les hommes et nos machines prennent des photos de la Terre depuis l'espace. Les vues de la Terre depuis l'espace guident les gens à la fois globalement et localement. Ce qui a commencé au début des années 1960 en tant que système de satellites de la marine américaine pour suivre ses sous-marins Polaris à moins de 185 mètres (600 pieds) s'est transformé en un réseau de satellites du système de positionnement global fournissant des services de localisation dans le monde entier.

Les images d'une série de satellites d'observation de la Terre appelés Landsat sont utilisées pour déterminer la santé des cultures, identifier les proliférations d'algues et trouver des gisements potentiels de pétrole. D'autres utilisations incluent l'identification des types de gestion forestière les plus efficaces pour ralentir la propagation des incendies de forêt ou pour reconnaître les changements mondiaux tels que la couverture des glaciers et le développement urbain.

Au fur et à mesure que nous en apprenons davantage sur notre propre planète et sur les exoplanètes - des planètes autour d'autres étoiles - nous devenons plus conscients de la valeur de notre planète. Les efforts pour préserver la Terre elle-même pourraient encore trouver de l'aide dans les piles à combustible, une autre technologie du programme Apollo. Ces systèmes de stockage d'hydrogène et d'oxygène dans le module de service Apollo, qui contenait des systèmes de survie et des fournitures pour les missions d'alunissage, de l'électricité et de l'eau potable pour les astronautes. Des sources d'énergie beaucoup plus propres que les moteurs à combustion traditionnels, les piles à combustible pourraient jouer un rôle dans la transformation de la production énergétique mondiale pour lutter contre le changement climatique.

Nous ne pouvons que nous demander quelles innovations issues de l'effort d'envoyer des gens sur d'autres planètes affecteront les terriens 50 ans après le premier Marswalk.