L'homme qui a tenté de changer la nuit en jour grâce à un miroir spatial

Dans les années 90, une équipe de scientifiques russes a utilisé un miroir spatial géant pour refléter la lumière du soleil sur la Terre. Ça a marché. Pendant quelques secondes.

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janv. 21 2016, 1:34pm

Znamya in space. Image: QSI / MIR

Les employeurs ne manquent pas d'imagination quand il s'agit d'inventer des solutions pour augmenter la productivité de leurs employés. Aujourd'hui les emails, les smartphones, les plateformes de type Slack ont permis d'étendre la durée de la journée de travail. Nous n'interrompons jamais vraiment le lien avec notre entreprise. Dans les années 1990, des scientifiques russes ont envisagé une technique inédite pour que leurs concitoyens dorment moins et travaillent plus. Leur approche est quelque peu, disons, radicale ; ils ont lancé de gigantesques miroirs dans l'espace, dans le but que ceux-ci reflètent la lumière du soleil vers la partie du globe terrestre qui était plongée dans la nuit. Étendre la durée du jour : quel meilleur moyen pour améliorer le PIB ?

Le projet a l'air fou, et pourtant. Pendant plusieurs années, une équipe d'astronomes et d'ingénieurs russes se sont appliqués à chercher le meilleur moyen de vaincre les ténèbres. En plaçant un miroir géant à un emplacement stratégique dans l'espace, ils ont compris qu'ils pouvaient étendre la journée d'une partie des terriens, réduisant de fait les dépenses électriques et permettant aux travailleurs d'être actifs quelques heures supplémentaires. Cela ressemble fort à un scénario d'un James Bond ? Oui, et à raison.

Aussi incroyable que cela puisse être, l'équipe de scientifiques menée par Vladimir Sergeevich Syromyatnikov, l'un des ingénieurs en astronautique les plus importants de l'histoire, a réussi son coup.

Vladimir Syromyatnikov. Image: Wikipedia Russia

Le Gros Fromage

Un jeune et brillant ingénieur, Vladimir Syromyatnikov, a obtenu son diplôme de l'Université Technique de Moscou en 1956. À l'âge de 23 ans, il obtenait un poste dans un programme spatial d'élite, le Bureau d'Études Spéciales numéro 1 de l'Institut de Recherche et Développement numéro 88 (n'oubliez pas que l'on est en Russie soviétique), qui sera rebaptisé plus tard Energia.

Syromyatnikov travaillait sous l'égide de Sergey Korolev, qui a mis au point le missile balistique qui a placé Spoutnik (le premier satellite artificiel) sur orbite en 1957. Après cela, il a été associé au projet Vostok, le premier vaisseau habité, qui a embarqué Youri Gagarine en 1961.

L'ingénieur a rapidement monté les échelons de la hiérarchie du milieu spatial soviétique ; en plus d'être travailleur et ambitieux, il a eu quelques idées de génie pour améliorer les systèmes d'amarrage spatiaux. Aujourd'hui, il est principalement connu pour avoir inventé le premier mécanisme d'accrochage entre deux vaisseaux : le Système d'amarrage périphérique androgyne, qui a permis de relier Soyuz à la Navette spatiale américaine en 1970. Ses inventions sont toujours utilisées pour l'amarrage de navettes à la Station Spatiale Internationale.

« On l'avait surnommé le Gros Fromage. Il aimait bien ce terme » raconte Bruce Brandt, un ingénieur américain ayant travaillé sur le programme Soyuz-Apollo. « Il était constamment plongé dans de profondes réflexions, son carnet de dessin à la main, au cas où il doive résoudre un problème en urgence. Pendant la phase test du programme, on a eu un paquet d'ennuis… mais tout était très vite réglé. Il trouvait des solutions en quelques heures à peine. »

Son système n'a jamais échoué une seule fois, sur plus de 200 manœuvres d'amarrage.

Cependant, vers la fin des années 1980, l'intérêt de Syromyatnikov a changé d'objet. Ce qu'il voulait vraiment faire, c'était construire une voile solaire capable d'utiliser l'énergie du soleil afin de propulser un vaisseau à travers la galaxie. Une voile qui pourrait aussi, accessoirement, refléter la lumière solaire sur Terre pendant la nuit.

L'administration soviétique, quant à elle, a vu là un moyen extraordinaire d'améliorer la productivité du pays. Durant toute l'ère soviétique, les scientifiques russes se sont creusés la tête pour augmenter le rendement des fermes des régions au nord du pays, où les jours étaient très longs en été, et très courts en hiver. En 1988, Syromyatnikov a évoqué l'idée d'étendre la durée du jour. Pour lui, c'était un moyen d'attirer des financements sur sa fameuse voile solaire. Il a révisé ses plans afin d'adapter un miroir sur son dispositif puis a fondé le Consortium pour une Régate de l'Espace.

« Réalisant que ses activités pouvaient réduire les dépenses énergiques nécessaires à l'éclairage, l'entreprise a choisi le slogan suivant : 'cueillez le jour pendant la nuit'. »

Après la chute de l'Union Soviétique, le projet est resté en suspens dans le milieu scientifique. Sans doute à cause de l'inertie institutionnelle et administrative.

« Le but initial du projet était de fournir un éclairage nocturne pour l'exploitation des ressources naturelles dans les zones les plus reculées de la Russie : la Sibérie et ses hivers polaires et la Russie de l'ouest, par exemple. Cela aurait permis d'éviter l'interruption nocturne des activités industrielles qui se déroulaient en extérieur » explique Jonathan Crary, professeur de critique d'art à Columbia. Il écrit dans son ouvrage sur l'émergence du travail perpétuel : « Le Consortium a revu ses ambitions à la hausse, et le projet incluait désormais l'éclairage de gigantesques zones urbaines. Réalisant que ses activités pouvaient réduire les dépenses énergiques nécessaires à l'éclairage, l'entreprise a choisi le slogan suivant : 'cueillez le jour pendant la nuit'.

« Imaginez les possibilités pour le futur de l'humanité » dira Siromyadnikov au Moscow Times quelques années plus tard. « Plus de factures d'électricité, plus d'hivers sombres et interminables. Cette technologie pourrait nous permettre de faire un énorme bond en avant. »

Par la suite, Siromyadnikov a constitué l'équipe qui construira le satellite que l'on connaîtra plus tard sous le nom de « Znamya » (« La bannière »). C'était, pour faire court, un miroir spatial de 20 mètres de large.

Znamya 2. Image: RSC

Znamya 2

« De la même façon qu'un écolier qui joue avec un miroir de poche apprend à projeter un rond de lumière dans les coins de sa chambre en utilisant la lumière du soleil qui s'infiltre par la fenêtre, des scientifiques ont pensé qu'ils pouvaient placer d'immenses miroirs en orbite tout autour de la Terre afin d'éclairer des zones de plusieurs kilomètres de diamètre, plongées dans l'obscurité » explique le New York Times dans un article de 1993.

Après son lancement, Znamya a été amarré à la station spatiale Mir, qui l'a placé en orbite. Ensuite, il a été déployé en huit sections couvrant un total de 20 mètres, afin de rediriger les rayons du soleil vers la Terre, illuminant l'hémisphère plongé dans l'obscurité.

Les ingénieurs ayant travaillé sur le projet ont consigné les bénéfices potentiels de la voile solaire dans un document qui sera diffusé ultérieurement pour faire la publicité de Znamya :

- Un système d'éclairage artificiel pourrait permettre d'éclairer les équipes des opérations de sauvetage intervenant après les catastrophes naturelles ou industrielles.
- L'éclairage sera très utile aux forces de l'ordre pendant les opérations anti-terroristes.
- La lumière spatiale pourra soutenir les ouvriers sur des projets de construction, ou sur des sites industriels. »

Le projet devait se poursuivre de la manière suivante : lancement d'un miroir de 20 mètres de large (Znamya 2), puis d'un miroir de 25 mètres de large (Znamya 2.5), enfin un miroir de 70 mètres de large (Znamya 3), et à terme une série de miroirs permanents de 200 mètres de large capables d'éclairer les nuits de l'ensemble du territoire russe.

« Les russes testent un miroir géant afin d'illuminer les nuits terrestres » a titré le Times à l'époque. « Si le projet s'avère réalisable, expliquent les promoteurs, l'éclairage spatial
nocturne pourrait nous permettre d'économiser des milliards de dollars chaque année en énergie électrique, d'étendre la durée du jour pendant les périodes propices aux activités agricoles afin de soutenir les fermiers, de raccourcir les délais de construction, et de soutenir les opérations de gestion de catastrophes naturelles comme les tremblements de terre ou les ouragans. » En quelque sorte, les russes auraient gagné sur tous les plans. Mais perdu en sommeil.

« Le plan d'action consistait à former une chaîne de satellites sur une orbite synchronisée à la position du soleil à une altitude de 1700 kilomètres. Chaque satellite devait être équipé de de réflecteurs paraboliques conçus dans un matériau aussi mince que du papier, » explique Crary. « Une fois dépliés, chaque satellite miroir aurait atteint la taille de 200 mètres de large afin d'éclairer une zone de 25 km2 sur la terre avec une luminosité près de 100 fois plus grande que celle de la lune. »

La construction de Znamya n'était pas une mince affaire. La chute de l'Union soviétique avait laissé les institutions scientifiques du pays sans le sou. De nombreux ingénieurs et techniciens travaillaient désormais bénévolement pour soutenir ce projet. Le satellite lui-même avait été assemblé à l'aide de pièces disparates récupérées à droite et à gauche. Le maigre soutien financier dont Znamya a pu bénéficier provenait d'un patchwork d'anciennes agences et entreprises spatiales, dont Energia.

Après des années de développement, Syromyatnikov et son équipe ont enfin lancé Znamaya 2, qui pesait une quarantaine de kilos seulement, dans l'espace. On était en 1992. Z2 fut embarqué à bord du vaisseau Progress M15 comme charge utile secondaire, avant de rejoindre la station spatiale Mir.

« Ça va être une démonstration technique extraordinaire » se réjouissait alors James E. Oberg, ancien expert de la NASA. « Cela fait longtemps qu'ils parlent de cette idée ; ils ont enfin l'occasion de voir si elle peut fonctionner. »

Znamya est resté inactif pendant des mois. « Le réflecteur devait être déployé en décembre, mais les autorités russes ont retardé l'échéance, » rapporte le Times. « Il faut maintenant que l'équipage de la station Mir amarre le tambour contenant le miroir avant que le Progrès ne quitte la station, le 4 ou 5 février. Une fois que le Progrès sera à 150 mètres de la station, la Bannière sera déployée à l'aide d'un moteur électrique qui fera tourner le tambour pour déployer la voile du réflecteur, divisée en huit segments, comme un éventail japonais. Le miroir sera mis en orbite à 360 mètres d'altitude, et ressemblera à une étoile très brillante depuis la Terre. »

« L'expérience devrait permettre de tester s'il est vraiment possible d'éclairer la Terre avec l'équivalent de la lumière diffusée par une ou plusieurs lunes. » Le ciel nocturne peut être relativement lumineux. Imaginez maintenant que plusieurs lunes éclairent la Terre. Fantastique, n'est-ce pas ? On n'aurait même plus besoin de lampes électriques.

Znamya, deployé. Image: Daniel Marin

Comme prévu, Znamya a quitté la station Mir le 4 février, a rejoint son orbite et s'est déployé. Enfin, il a envoyé un faisceau de lumière de cinq kilomètres de diamètre vers la Terre. Ce dernier a balayé l'Europe, traversant le sud de la France pour remonter jusqu'à la Russie occidentale à une vitesse déclarée de huit kilomètres par seconde. Pourtant, les scientifiques avaient un peu survendu l'effet produit. La lumière reflétée correspondait à celle d'une pleine lune seulement. Hélas, la couverture nuageuse, très épaisse ce jour là, a dissimulé le miroir aux yeux des curieux. La BBC rappelle que quelques observateurs ont cru apercevoir un éclat de lumière en levant les yeux aux ciel, mais pas davantage.

L'expérience prouve néanmoins que la théorie de Syromyatnikov était juste, et que le design de la voile spatiale était bien réalisé. Après plusieurs heures, Znamya a été désorbité et est entré en combustion lors de sa rentrée dans l'atmosphère, au-dessus du Canada.

« Le réflecteur était décidément un beau succès. On a prouvé que le concept avait du sens » explique Nikolai N. Sevastyanov, ingénieur sur Znamya. « Maintenant, nous devons en construire un plus gros. »

Znamya 2.5. Image: Space Frontier Foundation / Energia

Znamya 2.5

Dans la bataille, Znamya 2 a obtenu les félicitations des autorités russes et un renouvellement de son financement. Il a également gagné l'attention de la presse. « Les scientifiques russes cherchent la lumière éternelle » titra en juillet 1998 le journal Moscow Times. L'article s'ouvre sur la phrase suivante : « Au plus profond de l'industrie spatiale russe, des scientifiques visionnaires ont conçu un projet pour mettre un terme à la nuit insondable de l'hiver… L'idée est toute simple. En utilisant une chaine de miroirs gigantesques suspendus au-dessus de la Terre et orientés de façon à capturer les rayons du soleil, ils pourront économiser des milliards en dépenses énergétiques. »

Après révision de ses plans, Znamya 2.5 faisait maintenant 25 mètres de large, et pouvait contrôler et concentrer son faisceau lumineux. Syromyatnikov et son équipe ont donc programmé une nouvelle date de lancement. Un vaisseau cargo devait rejoindre Mir en novembre, c'était donc l'occasion ou jamais. Le Moscow Times a même suggéré : « Pourquoi ne pas attacher une membrane réflectrice géante à la fusée, puis la relâcher progressivement ? »

Tout le monde bouillait d'excitation. L'audace du projet avait attiré l'intérêt de la communauté scientifique et des amateurs de science en général à travers le monde entier. Plus le temps passait, plus le projet était osé. D'ailleurs, la construction de Znamya 3 avait déjà commencé.

« Nous sommes des pionniers » a déclaré Vladimir Siromyadnikov, désormais directeur du Consortium pour une régate de l'espace. « Si le projet se déroule selon le plan, nous nous proposons d'envoyer des dizaines de miroirs permanents dans l'espace. »

Voilà qui était pour le moins ambitieux. Mais le projet ne plaisait pas à tout le monde.

« L'opposition au projet s'est constituée presque immédiatement » affirme Jonathan Crary. « Les astronomes étaient consternés. Le projet aurait des conséquences désastreuses pour l'observation spatiale depuis la Terre. Quand aux biologistes et aux environnementalistes, ils anticipaient des conséquences physiologiques néfastes sur les organismes des animaux et des humains ; la cessation de l'alternance régulière entre le jour et la nuit était susceptible de perturber les processus métaboliques, dont le sommeil. Des groupes humanitaires se sont faits entendre, eux aussi. Ils ont expliqué que le ciel nocturne fait partie du bien commun, et que toute l'humanité devait pouvoir en profiter. L'accès à l'obscurité de la nuit et à l'observation des étoiles est un droit humain fondamental. Personne ne peut vous en priver. »

Les scientifiques connaissaient parfaitement ces arguments. « Les autorités russes ont reçu des plaintes émanant d'astronomes et d'environnementalistes. Pour eux, Znamya pollue le ciel nocturne » a rapporté la BBC en 1999.

Les plaintes n'étaient pas dirigées spécifiquement contre Znamya 2.5. Elles anticipaient l'installation d'une population de miroirs permanents dans l'espace, qui aurait pour conséquence la disparition tout aussi permanente de la nuit russe.

« Si ça marche, ils pourront illuminer 5 ou 6 villes russes » a expliqué Leo Enright, expert dans le domaine spatial.

Tout à coup, l'éclairage nocturne de villes, voire de régions entières était devenu un projet acceptable et parfaitement réaliste. Certains médias, comme la BBC, ont même publié des guides expliquant où il fallait se rendre pour apercevoir le miroir géant.

Guides d'observation de Znamya 2.5. Image via Triz-Journal.

Le monde entier avait les yeux tournés vers Znamya, deuxième du nom, lorsqu'il s'est déployé le 5 février 1999.

Hélas, celui-ci a accidentellement touché l'une des antennes de la station Mir, et la toile du miroir s'est déchirée. Il a fallu abandonner la mission, et comme son prédécesseur, Znamya 2.5 a été désorbité avant de finir carbonisé.

Syromyatnikov ne souhaitait pas renoncer pour autant. Il a tenté de sauver les meubles, et a fait pression pour terminer la construction de Znamya 3. À la fin de l'année 1999, il était le seul contact mentionné sur le site web du projet. Il y est toujours, d'ailleurs. On y trouve son adresse email et son numéro de téléphone.

« Dans le monde entier, des personnes passionnées par le progrès technique et par l'exploration de l'univers attendaient religieusement que l'expérience du réflecteur spatial soit menée à son terme ; hélas, nous n'avons pas été en mesure d'y parvenir » écrit-il, précisant que son équipe avait reçu des lettres de soutien du monde entier. « On nous a encouragé à continuer nos efforts, à surmonter la déception, à ne pas perdre notre passion. Nous avions mis un pied dans des contrées inexplorées, et le défi était évidemment de taille. »

« L'homme qui avait travaillé infatigablement pour étendre la durée du jour aurait voulu ne jamais dormir lui-même. »

Reprendre le projet Znamya 3 après cet échec était d'autant plus difficile que les possibilités de financement étaient désormais restreintes. Syromyatnikov envoie un appel désespéré aux investisseurs à la fin du document : « Nous considérons la possibilité de lancer un nouveau modèle de Znamya-2.5, accompagné de Znamya-3, un réflecteur de 70 mètres. »

« Hélas, l'enthousiasme ne suffit pas. Le financement de Znamya-2.5 était bien trop juste. Puisque le gouvernement s'est désengagé du financement de la recherche, nous espérons trouver des soutiens et sponsors étrangers. Je reste persuadé que nous avons là un moyen de dynamiser le secteur de l'énergie. L'éclairage spatial à l'aide de miroirs solaires a de l'avenir » poursuit Syromyatnikov.

Il est difficile d'estimer combien le projet Znamya a coûté au total. Le Times évalue le projet Znamya 2 à 10 millions de dollars (coûts matériels hors lancement). Pour Znamya 3, Syromyatnikov ne demandait pas moins de 100 millions de dollars. Il estimait qu'au total, une fois la série complète de miroirs spatiaux placée dans l'espace, le projet n'aurait pas coûté plus de 340 millions de dollars. Selon lui, c'était un petit prix à payer dans la mesure où le système serait devenu rentable au bout de 2-3 ans maximum. Malgré cela, les investisseurs n'ont jamais pointé le bout de leur nez. Après l'échec de Znamya 2.5, ils avaient perdu tout intérêt pour le projet. La construction de Znamya 3 a été interrompue, et Syromyatnikov est retourné à ses plans. Son rêve avait été brisé en plein vol : la nuit avait triomphé du jour.

Syromyatnikov devant son système d'amarrage. Image: ESA

Le jour le plus long

Jusqu'à sa mort en 2006, Syromyatnikov a travaillé d'arrache-pied sur les systèmes d'amarrage spatiaux.

Quelques mois avant son décès, il s'était entretenu avec IEEE Spectrum ; il a confié qu'il avait continué de perfectionner les mécanismes d'accrochage des fusées Soyuz alors même qu'il était déjà septuagénaire.

« Je commençais ma journée très tôt, vers 5h du matin. Parfois à 4h. Je me couche tôt, je me lève tôt, cela me va assez bien. Une fois levé je faisais quelques exercices physiques pendant 20 à 30 minutes, et je travaillais tous les week-ends. » L'homme qui avait travaillé infatigablement pour étendre la durée du jour aurait voulu ne jamais dormir lui-même.

L'un des principes favoris de Syromyatnikov était le suivant, selon IEEE, « Le meilleur repos consiste à travailler intensément jusqu'à l'heure du déjeuner. Ainsi, vous avez l'impression que vous avez déjà mis votre journée à profit. Durant les heures suivantes vous pouvez vous adonner à des activités moins essentielles. » De fait, ce qui correspond pour lui à des activités moins essentielles correspond pour nous à l'équivalent d'une semaine éreintante. « Je SAIS concevoir » explique-t-il à IEE. « Mon intuition me permet de percevoir l'ensemble des opérations de conception, le but à atteindre, de me représenter l'objet fini. »

Pour le commun des mortels, il est impossible de se représenter à quoi ressemblerait le monde selon Syromyatnikov. Sans doute serait-il régi par des machines en orbite qui régulent nos jours et nos nuits. Nous pouvons en comprendre le concept. De fait, à cause des exigences de productivité du monde moderne, il nous est de moins en moins étranger.

Malgré l'échec du grand projet de Syromyatnikov, nous n'avons pas complètement abandonné l'idée de satellites orbitaux qui reflètent la lumière du soleil. Cette fois-ci, le but est avant tout d'exploiter directement l'énergie solaire au profit de nos activités terrestres. Le laboratoire américain en recherche navale a déjà étudié la question, de même que l'Agence aérospatiale japonaise. Cette dernière envisage même de mettre une centrale électrique en orbite dans les dix prochaines années. D'ici là, les Etats-Unis pourraient eux aussi être prêts à réaliser ce genre d'exploit. John Mankins, l'homme qui est derrière le projet SPS-ALPHA, affirme qu'il « suffira d'un seul satellite pour délivrer l'énergie nécessaire à plus d'un tiers de l'humanité. » Comme Syromyatnikov et son équipe l'ont prouvé, les réflecteurs géants sont loin d'être un simple concept sexy appartenant à l'univers de la science-fiction

« La vision de Syromyatnikov représente de manière adéquate l'imaginaire du monde contemporain ; nous vivons dans un monde perpétuellement éclairé, perpétuellement actif, où la circulation des biens et des personnes n'est jamais interrompue » écrit Crary. « L'idéologie entrepreneuriale est ici poussée à son comble ; le projet correspond à l'expression hyperbolique de l'intolérance institutionnelle à l'encontre de tout ce qui menace la productivité et la visibilité de nos actions. »

Nous dormons de moins en moins, nous laissons la technologie organiser nos journées, nos écrans nous éclairent même le soir et la nuit. Imaginons maintenant qu'au lieu de jeter un dernier coup d'œil à notre téléphone avant de nous endormir, nous regardions un satellite réflecteur briller dans le ciel par la fenêtre.

L'histoire du projet Znamya peut être vue comme une expérience spectaculaire et farfelue destinée à sombrer dans l'oubli, mais aussi comme un récit édifiant, représentatif de l'hybris des temps modernes. Nous devons prendre garde au surmenage dû à une journée de travail un peu trop longue. La technologie peut peut-être convertir la nuit en jour, mais la nature nous rappellera toujours que nous devons nous plier à son rythme.