Un astronome a imaginé un système de navigation dans l’espace interstellaire

Il est vrai qu’on est actuellement encore bien loin de voyager dans l’espace interstellaire. Toutefois, même si des astronautes ne vont pas monter prochainement dans un vaisseau spatial pour rejoindre une exoplanète, la race humaine a déjà réussi à envoyer des engins non-habités au-delà de la limite du système solaire. En effet, nous avons la sonde Voyager 1 qui est dans l’espace entre les étoiles depuis 2012, et Voyager 2 qui y est entrée en 2018. De plus, la sonde New Horizons n’est également pas loin de franchir l’héliopause, c’est-à-dire la barrière qui limite notre système solaire.

Un des problèmes qui se posent lorsqu’on voyage dans l’espace interstellaire, même pour un engin robotisé, est la navigation. Or, avec la distance entre un engin spatial en partance et la Terre qui grandit au fil du temps, il devient très long et très difficile, voire impossible, de recevoir des signaux de commande venant de notre planète. Il est ainsi nécessaire d’avoir un moyen de navigation qui permet à tout engin spatial de s’orienter de façon autonome. C’est dans cette optique que l’astronome du nom de Coryn A.L. Bailer-Jones a démontré qu’il était possible de s’orienter automatiquement en se basant sur les positions des étoiles proches ou lointaines, ainsi que sur le décalage de la lumière de ces étoiles.

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Selon Bailer-Jones, un vaisseau interstellaire devra naviguer de façon autonome et utiliser les informations acquises pour décider par exemple s’il doit effectuer des corrections au niveau de sa course. Un tel vaisseau a besoin de pouvoir déterminer sa position et sa vitesse en utilisant uniquement ses instruments de bord.

La méthode proposée par Bailer-Jones

Bailer-Jones, qui travaille au Max Planck Institute for Astronomy en Allemagne, s’est servi s’un catalogue d’étoiles pour montrer qu’il était possible d’obtenir les coordonnées en six dimensions d’un vaisseau de façon très précise, à partir des changements au niveau des positions de ces étoiles d’après le point de vue de l’appareil. Ces coordonnées en six dimensions sont composées de trois paramètres spatiaux et de trois paramètres relatifs à la vitesse.

Dans son article, qui est accessible sur le serveur de pré-impression arXiv, Bailer-Jones indique que lorsque le vaisseau d’éloigne du Soleil, les positions et les vitesses observées des étoiles vont changer par rapport à ce que l’on peut voir dans les catalogues conçus sur Terre. Ces changements sont dus à la parallaxe, à l’aberration, ainsi qu’à l’effet Doppler. En mesurant juste les distances angulaires entre des paires d’étoiles et en les comparant avec ce que l’on a dans le catalogue, on peut obtenir les coordonnées du vaisseau en utilisant un certain processus de modélisation.

Les premiers résultats

La parallaxe et l’aberration correspondent toutes les deux au changement apparent des positions des étoiles à cause du mouvement de la Terre. Quant à l’effet Doppler, il correspond au changement de longueur d’onde de la lumière provenant d’une étoile dépendant du fait que celle-ci semble se rapprocher ou s’éloigner. Tous ces effets se basent sur les positions relatives de deux objets ; un troisième objet, qui est le vaisseau, va ainsi voir un arrangement différent des étoiles.

Pour tester son système, Bailer-Jones a d’abord utilisé un catalogue simulé d’étoiles. Puis, il a utilisé le catalogue Hipparcos d’étoiles proches, compilé en 1997. Avec 20 étoiles, le système a pu déterminer la position et la vitesse d’un vaisseau avec une précision de 3 unités astronomiques et 2 km/ s. L’on sait qu’il est possible d’augmenter la précision du système en augmentant le nombre d’étoiles. Par exemple, avec 100 étoiles, la précision est de 1,3 unité astronomique et 0,7 km/ s.

Il y a encore certaines choses à améliorer pour que ce système soit totalement efficace. Toutefois, il s’agit déjà d’une étape très importante pour le futur de l’exploration spatiale.