Vie spatiale: problème horaire / lumière (SF)

[vaykadji]

Bonjour à tou(te)s,

J'ouvre ce sujet (en espérant ne pas violer la 6e règle de la charte) afin de poser quelques petites questions qui me préoccupent, et auxquelles Google n'a pas su répondre.

Je travaille actuellement sur un projet de SF, un roman. J'ai d'ailleurs vu que quelques sujets avaient été ouverts, c'est pourquoi je me suis permis la même chose.
J'ignore si mon projet serait classable dans la "Hard" SF, sachant que je ne pars pas d'un regard sur l'horizon scientifique, mais plutôt sur des éventuelles découvertes ou améliorations dans le futur (comprendre : de 2100 à 5000 pcn), tout en essayant de rester un maximum plausible scientifiquement, quelques élucubrations -notamment de nouveaux éléments dont des métaux- mais surtout du concret, basé sur les théories et modèles existants.

Pour vous situer rapidement le contexte :
Nous sommes dans le futur, l'humanité s'est étendue dans l'univers, et certains y vivent leur vie entière sans jamais voir la terre (stations type "arche" de guilgamesh sans être autant biodiversifiées, planètes type Gliese 581D).

Les deux questions qui m'amènent aujourd'hui sont relativement simples comparées aux autre problèmes que j'ai rencontrés :

1) Le problème horaire :

Sachant que l'humanité vit depuis des générations et des générations dans l'espace, peut-on toujours supposer que le système horaire de 24h soit d'actualité? Il l'était évidemment lors de la "conquête spatiale", mais avec les siècles qui ont passé, serait-il raisonnable de penser que les hommes suivent encore ce modèle, n'ayant par exemple plus aucune relation avec notre bonne vieille terre?
Si le corps humain a besoin de 6 à 10h de sommeil toutes les 24h, ce n'est pas pour autant qu'il est nécessaire pour lui de faire une distinction matin-midi-soir (il me semble). Après tout, notre système horaire est pensé d'après la rotation de la terre, dès lors qu'on retire suffisamment longtemps cette donnée, pourquoi la conserver? On assiste plus au lever ou au coucher du soleil dans une station orbitale (si, bien sûr, mais plus de la même façon, je sous-entends). Il en est de même pour une station non-orbitale, qui voyagerait sans point d'accroche régulier -ne pensez pas au carburant, entretient matériel, nourriture, etc. la question porte sur l'heure-, lui pourrait avoir une luminosité quasi-constante, pratiquement toujours éclairé par les différentes étoiles.

Gardons cette idée de station non-orbitale (histoire de ne pas refaire ce qui a déjà été fait concernant le système horaire d'autres planètes) : on peut supposer que par soucis pratique, le système actuel serait conservé, 100ms=1s, 60s=1min, 60min=1h, 24h=1jour. Il permettrait de conserver l'idée terrienne d'année, de mois, et par la même occasion le calendrier, bref, toute la clique déjà inventée. Il permettrait également d'avoir une sorte de "copie" de la terre, d'où on aurait évidemment emmené le bagage culturel et scientifique, qui utilise tout de même diablement souvent l'idée d'année/jour/heure. Ca serait alors un héritage terrien, qui n'aurait pas spécialement de sens dans l'espace, mais qui serait bel et bien présent par soucis pratique (surtout si contact avec la terre il y a, ce qui dépend évidemment en fonction de l'emplacement de la station).

Mais on peut aussi supposer que ça changerait complètement au bout d'un certain temps d'adaptation (on parle en siècles). Par exemple, il est intéressant de voir comment comptaient les autochtones des régions polaires (disons inuits) "Selon les régions (latitudes), les Inuits vont diviser le temps de l'année entre six à huit grandes périodes (qu'on peut appeler saisons) et 12 ou 13 sous-périodes (mois luni-solaires). " Louis Goguillon.
Jean Malaurie nous dit qu'ils comptaient leurs "jours" en sinik, en nombre de sommeils. Ils utilisent cependant la position des étoiles pour se repérer dans le temps, ce qui est difficile si cette configuration change dans le cas d'une station qui se déplace, ou tout à fait faisable s'il s'agit d'une station stationnaire ou en orbite.

Il serait peut-être également de bon ton d'imaginer une heure universelle (soit basée sur la terrienne, par soucis pratique comme expliqué plus haut, soit réinventée), mais alors, que se passerait-il à nouveau après des siècles en "hermite" à l'autre bout de la galaxie ?

Vous l'aurez compris, cette question me turlupine un peu, et je ne sais même pas s'il est possible d'y apporter une réponse autre qu'imaginative. J'espère que oui !


2) a) la température extérieure de la coque d'une station. b) la luminosité.

a) Nous le savons déjà grâce aux stations déjà utilisées actuellement, la température peut énormément varier selon qu'elle se trouve ou non exposée à la lumière (+150 à -150°C il me semble pour ISS). Ce que je voulais savoir, c'est si cette température serait constante dans le cas d'un objet (une station) exposé en continu, ou si elle varierait également beaucoup (selon la proximité d'une étoile, une éruption stellaire, ou une exposition continue à distance égale). Ce sujet m'est relativement inconnu, ne connaissant pas les théories associées en détail.

b) La luminosité d'une telle station -exposée en continu ou presque-, réfléchirait-elle bien la lumière, causant ainsi une impression de jour dans son habitacle tant qu'elle est exposée, ou au contraire serait-elle relativement sombre et nécessiterait un éclairage artificiel ? J'ai essayé de voir ce que ça donnait avec ISS, mais n'ai pas trouvé d'informations relevantes à ce sujet.


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Pardonnez mes inexactitudes s'il y en a, ce sont des sujets relativement nouveaux pour moi. J'espère pouvoir discuter avec vous de tout ceci !
Merci
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[Garion]

1) Il y a eu des expériences de gens enfermé dans des cavernes pendant des mois sans avoir l'heure et sans percevoir la lumière du cycle jour/nuit. Et, si je me souviens bien, il semblerait que leur cycle se soit calé sur 25h et non 24h.

Mais il faut savoir aussi que ne pas être soumis au cycle jour/nuit perturbe quand même le cycle. Certaines personnes qui doivent travailler de nuit n'arrivent pas à trouver un rythme et restent somnolent durant la nuit (leur période de travail). On a remarqué qu'en leur mettant une lampe puissante attaché au-dessus de leur tête durant leur travail, ils arrivaient à trouver un rythme. Cela montre que le corps est attaché à la variation de luminosité jour/nuit et qu'il s'en sert de repère.

2a) C'est la proximité du soleil qui provoque cette énorme différence. Dés que l'on partirait dans un voyage interstellaire, toute la coque serait froide. En stationnaire proche d'un soleil, les explosions doivent jouer un peu, mais pas dans des proportions énormes. En gros, ça ne devrait pas varier beaucoup.

2b) Dans le cas d'une grande surface transparente par rapport à la surface opaque, il n'y aurait que de l'éclairage direct, pas d'éclairage diffus, ça veut dire que les ombres seraient très très noires (pas tout à fait car éclairé par les objets exposé au direct). Le ciel sur terre diffuse une bonne partie du rayonnement lumineux en tout point du ciel et dans toutes les directions, ce qui fait que les endroits à l'ombre du direct sont quand même éclairé par le beau ciel bleu qu'il y a autour. Il serait donc préférable d'avoir une surface translucide qui diffuse la lumière comme un jour nuageux mais avec un peu plus d'intensité.
Dans le cas où les hublots seraient petit par rapport à la surface opaque, si la luminosité est suffisante, la luminosité de la pièce viendrait de la diffusion de la zone éclairée directement, donc on aurait majoritairement un éclairage diffus (mais la tâche lumineuse au sol serait très éblouissante).
La question de savoir s'il faut un éclairage artificiel dépend directement du carré de la distance (si je ne m'abuse, mais je ne doute pas que l'on me corrigera si c'est le cas ).

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonsoir,

Sujets intéressants ! Je vais essayer d'y répondre afin d'apporter mon grain de sel (d'autres me compléteront surement):

1) Le problème horaire. En bref: ça dépend.
Si une civilisation vit sur une autre planète, il est peu probable qu'elle garde le rythme de 24h, du mois et de l'année. Simplement parce que ces rythmes nous sont imposés par la Terre: 24h correspond à la durée d'une rotation et 1 année à la durée d'une révolution (répétition des saisons). Ces rythmes ont été adoptés par l'homme simplement pour des raisons pratiques: combien de temps on dispose de la lumière du jour pour travailler, quand semer, quand récolter...

Il est hautement improbable (mais pas impossible) qu'une autre planète possède les mêmes durées de rotation et de révolution. A partir de là, ce serait un non-sens de garder un système de mesure du temps qui ne cadre pas avec les besoins pratiques. Imaginez si le printemps se décale dans le calendrier: il n'y a plus de repère clair et simple pour savoir quand semer (et organiser les reste de ses activités annuelles). D'ailleurs vous pouvez vous demander pourquoi on a fait toutes sortes de contorsions (heure d'été - heure d'hiver, recalage de 15 jours du calendrier julien, passage au calendrier grégorien, insertion d'années bissextiles...) pour éviter un décalage entre notre calendrier et le temps de révolution de la Terre.

Cependant, on peut imaginer que la civilisation adopte un double calendrier: un "pratique" pour la vie de tous les jours, et un calendrier "officiel" pour garder une trace historique de ses origines.

2) a. Avec une rotation maitrisée, il devrait avoir moyen d'uniformiser la température. Cependant cela serait peu pratique en cas d'activité solaire plus intense (il faudrait changer la vitesse de rotation) et pour l'orientation des panneaux solaires (s'il y en a). Il serait plus pratique et plus vraisemblable d'imaginer un système de redistribution de la chaleur avec un fluide caloporteur. C'est ce qui se fait dans le cas de l'ISS.

2) b. Cela dépend de la station. Une station transparente est peu crédible étant donné le nombre de systèmes de survies nécessaires à son fonctionnement (contrôles de l'oxygène, du CO2, de la température, de l'humidité, des ressources en énergie,...) On peut cependant imaginer un module avec une baie vitrée (il y en a une sur l'ISS). Cela implique un éclairage artificiel au moins pour les autres modules.
Cela implique pour

[phys4]

Bonsoir,

Je reviens sur la période de jour naturelle qui a été constaté dans les expériences en caverne.

Les périodes s'étaient progressivement allongées jusqu'à dépasser 32 heures. Si bien qu'à la fin de l'expérience le spéléologue était resté dans la caverne beaucoup plus longtemps qu'il ne le croyait.
Cela montre que l'organisme peut s'adapter rapidement à un cycle journalier différent.
Le cycle adopté dépend beaucoup de la quantité de travail demandée.

Pour une station en voyage loin des étoiles comme l'Arche, l'énergie reçue de l'extérieur est négligeable ainsi que la lumière. Tout l'apport d'énergie doit être artificiel.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DouDiDouDou]

Bonjour,

Et…merci...

Donc concernant la première question :
L’étude des cycles de d’activités et de sommeils concerne plutôt des disciplines liées à la biologie telles que la médecine et la psychiatrie. Le terme exact est la « chronobiologie ».
Pour revenir une troisième fois sur les expériences de privations de cycles lumineux, une constante sur toutes les expériences concerne l’allongement des cycles. En effet, plus l’expérience dure et plus ce décalage se fait sentir ; Nous passons naturellement de 24 à 25 h et ainsi de suite jusqu'à un extrême de 33h. Je ne sais pas si à très long termes cela se stabilise sur cette valeur ou continue de progresser (Il existe forcement une limite).
Le pourcentage du nombre d'heures éveil/sommeil reste a peu près constant.

Voir : Michel Siffre, 1972, isolé pendant presque 7 mois, ressenti : 5 mois, moyenne : 33h /cycle

Concernant l’heure universelle il paraît difficile, après des siècles ou des millénaires passés dans l’espace, d’être synchronisée avec la terre. Les vitesses ou la gravitation modifient les notions de « temps ».CF : paradoxe de Langevin.
Attention : Une seconde restera quand même une seconde pour chaque observateur qu’il soit sur terre ou dans l’espace, mais si les deux se rencontrent à nouveau l’un sera plus jeune que l’autre.

Concernant la question 2.A) :
La distance à la source de chaleur influencera beaucoup.
Un peu trop loin= chauffage artificiel= pas de variations notables
Un peu trop prés= climatisation artificielle (mais on peu utiliser l’énergie reçue pour climatiser et distribuer)= grosses variations entre la face exposée et la face à l’ombre= Les matériaux doivent pouvoir se dilater librement mais cela ne représente pas un défi exceptionnel.

Cependant un vaisseau spécialement conçu pour être en orbite autour d’une étoile répondra aux mêmes critères que l’exposition des bâtiments sur terre. Les compartiments de vie se concentreront coté soleil et les compartiments techniques se situeront coté sombre.

Concernant la question 2.B) :
Même problématique que la question précédente.
Trop loin= lumière artificielle
Trop prés =contraste insupportable (même en gérant la luminosité par un filtre teinté)= d’accord avec GARION=solution de diffusion de la lumière (vitre probablement opale).

NOTA : Il reste possible de mettre du vitrage sur les parties non exposées.

Il existe des vitres « intelligentes » du type photochromatique, électrochromes ou encore mieux des vitrages à opacification commandée.

Pour info, il existe aussi des récepteurs paraboliques qui font converger les rayons lumineux vers une fibre optique qui elle-même achemine la lumière jusqu’au système d’éclairage de pièces sans fenêtre.

[vaykadji]

Merci à vous 4 !

@Paraboloide_Hyperbolique : pour le point 1, pourrais-tu s'il te plait recentrer ta réponse sur l'idée de station non-orbitale plutôt qu'une autre planète? Parce qu'il va de soi qu'un nouveau cycle nycthémère provoquerait un changement dans le comptage d'heures/jours/années, mais qu'en serait-il pour une civilisation qui ne serait soumise à aucun cycle jour/nuit? C'est plutôt cette question-là qui m'intéresse
Pour le point 2a, je parle bien de la chaleur extérieure, de la coque du vaisseau/station, pas de l'habitacle en lui-même. A moins que tu ne me dises que le fluide caloporteur serve à réguler la température de la coque, auquel cas j'ai mal compris le message.

@phys4 : merci pour la précision énergétique! ce n'était pas dans la question mais c'est très intéressant à noter.

@Doudidoudou : je vais me renseigner sur le paradoxe de Langevin avant d'en parler.
Pour le cas de Siffre, un cycle de 33h demanderait donc 11h de sommeil? (pour rester dans l'échelle 8h de sommeil/24h) Et sais-tu si ce cycle long est dû à l'inactivité de Siffre ou serait-ce un cycle imaginable tout en faisant, éveillé, des activités physiques/mentales comme le travail, la recherche, la détente, etc. ?
2a) donc, si je comprends bien, des photons "vieux" (qui viendraient d'une étoile éloignée) ne feraient pas grand'chose niveau chaleur?
2b) super explication, merci beaucoup!

[Gilgamesh]

Que la lumière soit endogène ou captée à l'extérieur à proximité d'une étoile, reproduire l'alternance nocto diurne de 24h, en respectant même un cycle saisonnier ne coûte rien et tout indique qu'elle est physiologiquement précieuse. Donc il n'y a pas à hésiter.

Concernant la température de surface : dès lors que tu injectes une énergie lumineuse à l'intérieur, il faut pouvoir l'évacuer. La difficulté dans l'espace n'est pas de chauffer, mais de refroidir. La "peau" de ton habitacle a donc tout intérêt à posséder un émissivité maximale et à posséder la plus grande surface possible à l'ombre pour pouvoir rayonner efficacement.

Quantitativement, l'équilibre est radiatif et dépend des coefficients d'émissivité et d'absorptivité des surfaces.

Si est le flux solaire (ou cte solaire 1400 W/m²), avec la cte de Stefan, la température d'équilibre T est :



En fonction du ratio , les température d'équilibre peuvent aller de -75°C (revêtement d'aluminium, = 0,25) à +155°C (revêtement doré = 5,55). Ça permet de moduler le contrôle thermique passif des satellites. Dans un cadre d'anticipation, on peut imaginer toute sorte de revêtements à la fois conducteurs et très sombre pour se rapprocher au maximum du corps noir (émissivité max = 1).

Dans le calcul, il faut également introduire le rayonnement infra rouge planétaire pour les satellites en orbites.

Si tu es dans l'espace profond, les flux incidents (rayonnement stellaire lointain, rayonnement fossile, rayonnement cosmique...) sont de l'ordre du µW/m² et peuvent être négligés.

[vaykadji]

Merci pour ton point de vue Gilgamesh, en effet préserver les 24h semble être le plus logique dans le cas d'une station, tu le confirmes, parfait!

Le calcul me dépasse un peu, mais si je comprends bien le raisonnement, il faut donc avoir le minimum d'exposition et le maximum de zone d'ombre afin de refroidir la coque (sachant que je n'utilise PAS l'énergie solaire comme source d'énergie dans mon roman). J'ai dessiné (sous paint, j'ai honte mais bon) 3 formes grossières pour une station/vaisseau, pourrais-tu me dire si je fais bonne route ou si je n'ai rien compris à ce que tu as dit?


Déjà ne sachant absolument pas si l'inclinaison de la paroi a un effet sur l'absorptivité de chaleur, j'ai donc fait 2 modèle pour la face exposée : A et B.
A : zone exposée importante mais inclinée (si ça joue). B : zone exposée plus réduite mais exposée directement.

Concernant la coque à l'ombre, j'utilise également 2 possibilités : A et B. Le A+B me semble le plus logique, mais puisque je n'y connais rien, je ne fais qu'extrapoler^^

(évidemment il est possible d'agrandir plus la zone qui serait à l'ombre, mais c'est juste pour me faire une idée)

[Gilgamesh]

A + B représente bien l'idée exprimée plus haut, mais le plus simple encore, si on se trouve à proximité d'une étoile, est de se protéger par un voile réflechissant (genre voile solaire, avec des densités surfaciques aussi faible que 1g/m², soit à peine 1 tonne par km²).

Sinon, la seule chose qui compte (pour un corps mat mais on va dire que c'est le cas) est la section éclairée perpendiculairement au flux.

[Garion]

2a) donc, si je comprends bien, des photons "vieux" (qui viendraient d'une étoile éloignée) ne feraient pas grand'chose niveau chaleur?

Non, un photon ne vieillit pas. C'est juste que plus on est loin de la source, moins il y a de photons qui atteignent la cible. C'est simplement du au fait qu'en s'éloignant les photons de dispersent dans un espace de plus en plus grand.

[vaykadji]

J'avais déjà lu ça "un photon ne vieillit pas" mais pourtant, un photon qui met des années à nous arriver est plus "vieux" qu'un photon qu'on envoie depuis notre lampe de poche à l'instant même (dans notre référentiel, j'suis nombriliste).

"C'est ainsi que le photon, la particule qui transporte la lumière (et donc qui voyage à la vitesse de la lumière), ne vieillit pas : certains photons, créés lors du Big Bang, ont environ 15 milliards d'années, l'âge approximatif de l'univers." Vikidia. Moi, je vois un truc qui va pas dans la phrase, même si je la comprends^^ Enfin, peu importe, ce n'est pas la question.

Merci à vous pour les réponses, dois-je mettre une balise du type [résolu] dans le titre ou je laisse ouvert au cas où quelqu'un aurait quelque chose à ajouter?

[phys4]

"C'est ainsi que le photon, la particule qui transporte la lumière (et donc qui voyage à la vitesse de la lumière), ne vieillit pas : certains photons, créés lors du Big Bang, ont environ 15 milliards d'années, l'âge approximatif de l'univers." Vikidia. Moi, je vois un truc qui va pas dans la phrase, même si je la comprends^^ Enfin, peu importe, ce n'est pas la question.

C'est une bonne remarque, cette phrase n'a pas de sens : donner un âge à la lumière est carrément débile.
Nous pouvons dire que la lumière à traversé des milliards d'années lumière de notre espace, mais ce n'est pas l'espace pour la lumière qui reste indiscernable de ce qu'elle était au départ.