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La physique de Halo CE et Halo 2

Le texte qui suit est une traduction de l’article publié le 2 mai 2007 sur Gamasutra sous le titre Halo Science 101 par le docteur Kevin Grazier, qui a été conseiller scientifique sur la célèbre série de science-fiction Battlestar Galactica. Il est également titulaire de plusieurs baccalauréats universitaires, maîtrises et un doctorat en informatique, géologie, physique, géophysique et astrophysique. Il s’agit de la version la plus récente de l’article, la précédente contenant des données incorrectes.

Il y a quelques années, après deux conférences au Santa Monica College, plusieurs membres de l’assistance m’ont rejoint dans un restaurant local pour prolonger la discussion autour de l’astronomie. La conversation est passé des étoiles et des planètes au sujet plus léger du cinéma, notamment les films que nous appréciions et ceux vus récemment. Il est évident, du fait que ces personnes avaient choisi de passer leur vendredi après-midi à assister à une conférence pour en apprendre plus sur l’univers, qu’ils aimaient faire travailler leur matière grise sur leur temps libre. Il n’était donc pas surprenant que les titres amenés dans la discussion tendent à se classer comme intellectuels.

L’arrangement des sièges et l’évolution de la conversation fit de moi le dernier à prendre la parole. En tant que seule personne autour de la table à être titulaire d’un doctorat, les attentes étaient hautes. Qu’allait-il dire ? Allait-il aborder un documentaire méconnu ? Un film étranger stimulant ? Un classique intemporel ? En y repensant, la déception collective en réaction à ma réponse peu intellectuelle, voir même très « col bleu », fut très amusante. J’ai simplement annoncé « Vous savez, je suis assez intellectuellement stimulé dans mon travail, quand je vais voir un film, c’est pour voir des trucs exploser. »

RingworldÉtant donné mes préférences cinématographiques, il n’est pas inconcevable que je sois un amateur des FPS modernes. Je suis un fan de Doom dans toutes ses éditions par exemple. Alors quand Halo : Combat Evolved fit son apparition, un jeu vidéo apparemment né de la fusion entre L’Anneau-Monde (un de mes premiers livres de science fiction) et Aliens : Le retour (mon film de science-fiction bourrine préféré), je ne pouvais pas passer à côté.

Ce n’est pas un secret que le scénario de Halo n’a rien d’original, les sites internets consacrés n’hésitent pas à l’admettre. Les références à des livres et films de science-fiction, aux mythologies et même à la Bible sont légions. Halo est un amalgame. Même les films Alien sont concernés : le sergent motivant ses troupes sur le croiseur UNSC Pillar of Autumn est très similaire au sergent Apone de Aliens : Le retour, et en regardant de plus près le panneau d’affichage sur le pont du Pillar of Autumn, on peut même voir une affiche pour un chat perdu appelé Jonesy (ndt : Jonesy est le chat mascotte du vaisseau Nostromo dans Alien : Le huitième passager, premier film de la saga). Mais après tout, qui se préoccupe que les jeux Halo soient la quintessence de l’originalité ? Comme mes films, j’aime quand mes jeux proposent une évasion à grand renfort d’adrénaline. Le faire dans le cadre d’un scénario renvoyant à mes films de science-fiction préférés, et avec des explosions, ne peut que rendre l’expérience encore meilleure !

Si la science fiction peut être utilisée pour explorer la condition humaine ou être vecteur de commentaires sociaux, comme Star Trek à l’origine, Starship Troopers (ndt : Étoiles, garde-à-vous ! en français, également une inspiration majeure de Halo), et même le reboot de Battlestar Galactica (ndt : la série originale date de 1978, et a été réinventée en 2004), elle peut aussi servir d’échappatoire. Le spectateur-lecteur-joueur, appelons-le « participant », oublie ses problèmes tant que l’histoire le transporte sur des mondes lointains et dans des époques futures. Bien sûr, le participant joue lui-même un rôle. L’auteur doit avoir pour but de créer une situation assez intéressante pour qu’on y consacre du temps, mais le participant doit aussi se laisser emporter dans ce voyage. Il s’agit de la « suspension consentie de l’incrédulité » formulée par Samuel Coleridge en 1817 (ndt : dans Biographia Literaria).

Les amateurs de science-fiction acceptent sans discuter que l’Enterprise (ndt : vaisseau récurrent dans Star Trek) puisse transporter des gens en les convertissant en énergie avant de les reconstituer, que le Galactica dispose d’une gravité artificielle et que le Faucon Millenium puisse faire le raid de Kessel en 12 parsecs (ndt : référence à une citation de Star Wars : Un nouvel espoir, qui mentionne étrangement 20 et non 12 parsecs dans la version française, sans oublier que le parsec est une unité de distance et pas de temps). Nous acceptons une certaine quantité d’invraisemblance ou d’impossibilité scientifique et technologique, comme le voyage supraluminique ou le sabre laser (ndt : le sabre laser possède un fonctionnement similaire à celui de l’épée à énergie dans Halo), tant qu’elles s’intègrent harmonieusement à la toile scénaristique qu’on nous présente.

Mais si trop de gaffes techniques évidentes sont intégrées, en particulier si elles sont facilement évitables et que l’histoire ne souffrirait pas de leur rectification, le participant n’est plus « dans » l’histoire, la suspension de la crédulité est elle-même suspendue et l’impact dramatique réduit ou perdu. Avec les millions d’ordinateurs en service aujourd’hui (ndt : Gartner estimait le nombre d’ordinateurs personnels à plus d’un milliard en 2008 et projetait plus de deux milliards pour 2014), couplés à l’accessibilité d’internet, la population est de mieux en mieux informée sur les technologies et est plus attentive aux détails et aux gaffes techniques dans les histoires. Hollywood engage d’ailleurs de plus en plus de conseillers techniques dans ses productions de science-fiction pour assurer une représentation aussi fiable que possible de la partie « science » de la « science-fiction », pour veiller à ce que l’audience reste prise dans l’action.

Si l’univers, les personnages ou l’histoire sont prenants, il est possible de s’y intéresser plus en profondeur. Internet prodigue de nombreux sites où les membres comparent et confrontent les capacités du Viper Mark II à celles du Mark VIII (ndt : le Viper est un chasseur de Battlestar Galactica), ou débattent du choix entre la pilule bleue et la pilule rouge (ndt : cf. Matrix). Il s’agit de la version high-tech des clubs de science-fiction qui se rassemblaient déjà pour des conventions depuis des dizaines d’années. En un mot comme en cents : on peut très bien s’intéresser à un univers qui n’est pas le sien.

L’univers de Halo, détaillé dans des jeux vidéo, romans et un film à venir (ndt : en 2007, entre les vidéos live-action de la campagne de communication Believe produites avec WETA Workshop et les rumeurs impliquant Peter Jackson et la 20th Century Fox, le projet cinématographique Halo était encore crédible), est riche et se prête bien à l’exploration. Tout un livre pourrait être écrit sur la science et la physique explicite ou implicite de cet univers, mais on peut déjà se lancer, avec un petit bagage scientifique, dans l’analyse des mégastructures en forme d’anneau suspendues entre une planète et sa lune, à la fois installation de recherche et arme de destruction galactique.

C’est ainsi que le monde commence

Le terme « mégastructure » désigne une structure artificielle dont au moins une des trois dimensions spatiales égale ou dépasse les 100 kilomètres. La science-fiction et la science spéculative contemplent depuis longtemps les constructions à très grande échelle, comme la sphère de Dyson (structure en forme de boule creuse construite autour d’une étoile, comme le monde-bouclier de Halo Wars), l’unimatrice des Borgs dans Star Trek (ndt : plutôt qu’à l’unimatrice, qui est une subdivision sociale, l’auteur doit vouloir faire référence aux cubes Borgs, dont les dimensions ne permettent néanmoins pas de les classer comme mégastructures), ou la planète Terre dans le Guide du Voyageur Intergalactique, sont des mégastructures. Le premier usage d’une mégastructure en forme d’anneau dans la littérature remonte à 1970 avec L’Anneau-Monde de Larry Niven, titulaire des prix Hugo et Nebula. L’auteur s’est penché sur les détails de son anneau-monde, ou « anneau de Niven », dans son livre de 1974 A Hole in Space (ndt : l’auteur fait ici potentiellement référence à l’essai de Niven intitulé Bigger Than Worlds et inclus dans le recueil de nouvelle A Hole in Space) :

« J’ai moi-même rêvé d’une étape intermédiaire entre les sphères de Dyson et les planètes. Un anneau d’un rayon de 93 millions de miles (ndt : 149,7 millions de kilomètres), comme l’orbite de la Terre (ndt : le demi-grand axe de la Terre est de 149 597 887,5 kilomètres), aurait une longueur totale de 600 millions de miles (ndt : 965,6 millions de kilomètres). Si nous disposions de la masse de Jupiter pour le construire et qu’il était large de 1000 miles (1609 kilomètres), il serait épais d’environ une centaine de mètres. Un anneau-monde serait ainsi plus résistant qu’une sphère de Dyson. »

Bien que les Halos forerunners soient également d’immenses habitats, ils sont comparativement bien plus petits : le rayon d’un Halo n’est que de 5000 kilomètres, ce qui se rapproche plus du rayon moyen de la Terre (6371 kilomètres) que de l’anneau-monde. D’ailleurs, les Halos que nous avons vu orbitaient autour de géantes gazeuses au lieu d’encercler des étoiles, ils sont donc moins des anneaux-mondes que des anneaux-satellites.

Un rayon de 5000 kilomètres donnerait une circonférence d’environ 31 400 kilomètres. Si les Halos avaient un rapport largeur/rayon similaire à celui de l’anneau-monde de Niven, ils feraient 5,37 kilomètres de large. Ils le sont pourtant bien plus, avec 320 kilomètres. Les Halos auraient donc une surface de 10 millions de kilomètres carré, un peu plus que la surface du Canada et environ 2 % de la surface de la Terre. Néanmoins, nous savons qu’on trouve des lacs, rivières et mers sur les Halos, la surface habitable serait donc uniquement une fraction de la surface totale.

Quels matériaux seraient nécessaires pour construire un Halo, et en quelle quantité ? Pour la déterminer, et ainsi savoir quels éléments sont assez abondants pour être utilisés, nous devons calculer le volume de la structure. Bien qu’un Halo soit proportionnellement plus large qu’un anneau de Niven, il est plus épais. Niven a proposé qu’un anneau-monde soit épais de 1 kilomètre, alors que les Halos sont épais de 22,3 kilomètres. Le volume total d’un Halo serait donc d’environ 224 millions de kilomètres cube, un peu plus de 0,02 % du volume de la Terre.

De quoi serait-il composé ? Depuis le début du genre de la science-fiction, les auteurs ont souvent fait appel à des matériaux fictifs ou exotiques pour donner à leurs structures/vaisseaux/armures la bonne combinaison de poids, résistance et autres propriétés.

H2A-Halo_Delta_(TMCC)

Cette pratique est tellement commune qu’un terme a été inventé pour désigner ces substances possédant une telle combinaison improbable de propriétés : l’unobtainium (ndt : de l’anglais obtain, obtenir, qui forme unobtainable, impossible à obtenir). Si nous voulons réfléchir à une manière plausible de construire un Halo, nous devrons nous passer d’unobtainium et ne considérer que des matériaux existant en abondance dans l’univers. Dans le livre Halo : La Chute de Reach, une analyse spectroscopique de la composition de l’Installation 04 s’est révélée peu probante, impliquant que les Halos sont au final bel et bien composés d’unobtainium. Mais imaginons que les Halos disposent d’une fine couche de protection externe composée d’un alliage très résistant et inconnu à ce jour enveloppant sa structure interne composée d’éléments plus communs.

Le fer, en plus d’être un des principaux composants du noyau des planètes telluriques comme la Terre, Mercure, Vénus ou Mars, est également commun dans les astéroïdes. Beaucoup d’astéroïdes du système solaire sont composés presque entièrement de fer et de nickel. Le carbone est également un élément très commun. On peut donc imaginer que la structure du Halo serait principalement composée d’acier, un alliage de fer et de carbone, avec peut être une quantité négligeable d’autres éléments. Bien que moins abondants, le nickel et le magnésium, également communs dans l’acier, existent en quantités suffisantes pour créer un alliage à la fois résistant et léger.

Nous avons maintenant le volume approximatif d’un Halo et la densité de son principal composant (une densité moyenne raisonnable pour l’acier est de 7,7 grammes par centimètre cube). Normalement, ces valeurs seraient suffisantes pour calculer une masse approximative. Nous avons besoin d’une quantité supplémentaire néanmoins. Sur la surface extérieure des Installations 04 et 05, on peut clairement voir des hublots et ce qui semble être des sas (ndt : aucune source de l’univers ne cite ces éléments). L’implication est que la surface interne de l’anneau n’est pas la seule habitable et qu’une fraction de la structure est vide et contient des pièces de vie, des laboratoires, de la machinerie, des ateliers et l’espace nécessaire aux générateurs à impulsion qui constituent l’armement du Halo. Si on estime qu’environ 50 % de la structure est vide, nous obtenons une masse totale de 1,7×1017 kilogrammes, soit 1700 millions de milliards de kilogrammes.

Dans A Hole in Space, Larry Niven calculait que la masse de Jupiter serait nécessaire pour construire son anneau-monde. Une planète jovienne (comme Jupiter) représente une masse considérable au sein d’un système planétaire comme le nôtre, mais elle est pourtant composée principalement de matériaux légers comme de l’hydrogène ou de l’hélium. Ces planètes possèdent l’équivalent de plusieurs Terres sous forme de matériaux solides comme de la roche et des métaux dans leur cœur, et la somme totale des roches et métaux du système solaire, qu’ils proviennent du cœur des planètes, des astéroïdes, des autres planètes joviennes et des lunes, équivaudraient à moins d’un sixième de la masse de matériaux fournis par Jupiter. La masse que nous avons calculé pour le Halo est à peu près égale à deux fois celle de Cerès (le plus gros astéroïde de la ceinture de notre système), un peu moins que celle la lune de Pluton, Charon, ou à la masse d’une sphère de fer compacte d’environ 57 kilomètres de rayon. La ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter contiendrait juste assez de masse pour construire un Halo.

Le voisinage : la place d’un Halo dans l’espace

Bien qu’il soit possible que des Halos encore inconnus existent dans des environnements différents, les Installations 04 et 05 orbitent tous deux autour de planètes jovienne. Dans Halo : Combat Evolved, l’Installation 04 orbite autour de la planète gazeuse superjovienne Threshold (numéro B1008-AG du catalogue d’études terriennes), qui orbite elle-même autour de l’étoile Soell. Comme Jupiter, Threshold est une géante gazeuse avec des nuages d’ammoniac (blancs) et de cristaux d’hydrosulfure d’ammonium (rouilles). Mais contrairement à Jupiter, le diamètre de Threshold est de 214 604 kilomètre, soit exactement une Jupiter et demi.

Les designers de Halo ont fait preuve d’une grande attention aux détails de leurs jeux. Néanmoins, il est improbable que Threshold puisse réellement exister. Jupiter est aussi grande qu’une planète jovienne peut l’être. Si la masse de Jupiter était augmentée, elle se contracterait, s’effondrant sous son propre poids et devenant toujours plus petite à mesure que sa masse augmente. Si une planète gazeuse comme Threshold existait, avec une densité similaire à celle de Jupiter, elle pèserait un peu moins de 3,8 masses de Jupiter, près de 1070 masses terriennes. Dans l’univers réel, un objet pesant 3,8 masses de Jupiter serait plus petit qu’elle, et l’objet d’un rayon égal à celui de Threshold serait une naine brune de taille moyenne.

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Le débat de la fin des années 90-début 2000 concernant le statut de planète de Pluton ne concernait pas la planète elle-même mais plutôt la limite inférieure de ce qui peut être considéré comme une planète. A contrario, la limite supérieure est définie depuis longtemps. Les grandes planètes, tout comme les étoiles, sont généralement composées principalement d’hydrogène. Si un objet possède une masse suffisante pour soutenir la fusion nucléaire de cet hydrogène, générant ainsi sa propre lumière et chaleur, il est considéré comme une étoile. Pour maintenir la fusion de l’hydrogène et devenir une étoile, un corps céleste doit peser au moins 84 masses de Jupiter

Les objets entre 12 et 84 masses de Jupiter possèdent des propriétés intermédiaires entre planète jovienne et petites étoiles de type naines rouges et sont appelés naines brunes. Théorisées depuis les années 60, la première observation d’une naine brune date de 1995, et elle se trouve à 400 années-lumière de la Terre, dans l’amas ouvert des Pléiades. Désignée Teide 1, elle fait à peu près deux fois le diamètre de Jupiter et 55 fois sa masse. Pour que Threshold mesure 1,5 fois le rayon de Jupiter, elle devrait avoir au moins 20 fois sa masse et se présenter différemment, avec une apparence plus uniforme que celle d’une planète jovienne aux bandes nuageuses colorées.

L’Installation 05, ou Halo Delta, dans Halo 2, orbite la géante gazeuse Substance. Il existe moins d’informations sur Substance que pour Threshold, mais en se basant sur sa couleur on peut déduire qu’elle est plus proche d’Uranus ou de Neptune que de Jupiter. Uranus et Neptune sont toutes deux bleue ou bleue-verte, ce qui suggère la présence de méthane dans leur atmosphère. Le méthane absorbe la lumière rouge du Soleil et reflète la lumière bleue. On peut donc déduire logiquement de sa couleur la composition de Substance.

Threshold est inhabituelle non seulement par ses propriétés qui se rapprochent à la fois de celles d’une planète jovienne et d’une petite étoile, mais aussi de par son unique et très grande lune. Les géantes gazeuses connues possèdent de nombreuses lunes, souvent petites. Par exemple, Jupiter possède 63 lunes et Saturne 48 (ndt : les derniers chiffres sont 67 pour Jupiter et environ 200 corps observés pour seulement 53 confirmés pour Saturne). Même si la plupart des lunes de Threshold avaient été utilisées comme matériaux de construction pour l’Installation 04, il est improbable qu’elles aient toutes été utiles.

La plupart des satellites naturels des planètes joviennes, en particulier celles ayant une distance à leur étoile similaire à celle de Threshold, sont composés d’un amas de glace et de roche. Dans les faits, les températures extrêmes de ces régions de l’espace amènent à considérer la glace comme de la roche, la glace étant le composant principal de la plupart des objets du système solaire lointain et les températures de cette région créant une glace aussi résistante que le granite. Étant donné que les métaux sont comparativement plus rares autour des géantes gazeuses, il est peu probable que toutes les lunes aient pu être utilisées comme matériaux de construction pour les Halos. Peut-être certaines ont-elles été fondues pour créer des lacs, et d’autres transformées en atmosphère, mais ces hypothèses n’expliquent pas l’étrange pénurie de lunes autour de ces planètes.

Une explication raisonnable est que la région autour de Threshold a été dégagée intentionnellement. Le monitor du Halo Alpha, 343 Guilty Spark, a déclaré que l’Installation 04 était vieille d’au moins 101 217 années (ndt : il s’agit plus précisément du temps que Spark a passé sur l’installation et non son âge, d’après ses déclarations au chapitre 9 de Halo : Les Floods). Bien qu’il ne s’agisse que d’un battement de cil à l’échelle cosmique, c’est une période assez longue pour que le Halo ait accumulé de nombreux impacts, dont certains de grande taille. Quand le télescope spatial Hubble fut entretenu par la navette Atlantis en 2002, il avait souffert de centaines d’impacts micrométéoritiques. Il a été estimé que chaque mètre carré de Hubble avait reçu cinq impacts de particules de la taille d’un grain de sable chaque année.

La plupart des impacteurs sont petits, mais d’autres ne le sont pas : il y avait un trou d’environ 2 centimètres de large dans Hubble. Après 100 000 ans, une mégastructure comme le Halo serait criblée de petits impacts et aurait sûrement subit un ou deux impacts majeurs. Ces événements auraient été catastrophiques, étant donné qu’un impact majeur délivrerait autant d’énergie que l’explosion des réacteurs à fusion du Pillar of Autumn à la fin du jeu, et nous savons quel a été le résultat. L’hypothèse que le Halo dispose d’un champ protecteur de quelque sorte est incohérente avec ce qu’on a pu observer : les vaisseaux humains comme covenants n’ont rencontré aucune résistance à l’approche et au départ du Halo. On peut en déduire que les Forerunners ont trouvé un moyen de nettoyer le système de Threshold de tous ses débris afin d’assurer la sécurité de l’Installation 04 et de ses recherches.

L’exception est bien sûr l’énigmatique unique lune de Threshold, Basis. Cette lune est étrange selon les standards du système solaire de par sa taille. Avec un rayon de 11 924 kilomètres, elle fait presque deux fois le rayon de la Terre pour 6,5 fois son volume ! Basis souffre du même problème de dualité planète/naine brune que Threshold. Les planètes géantes comme Threshold émettent beaucoup d’énergie, en particulier dans le spectre infrarouge. Cela signifie que même si la lumière et la chaleur émise par Soell sont atténuées par sa distance, il fait particulièrement chaud près de la superjovienne.

On peut en déduire que Basis est principalement composée de roches, comme la plus grande lune de Jupiter, Io, car à cause de la chaleur émise par Threshold un satellite glaciaire ne le resterait pas longtemps. Si on estime que Basis est composée de roches, et que sa densité est proche de celle de Io (qui reste inférieure à celle des planètes telluriques), alors la gravité à sa surface serait d’environ 1,2 fois celle de la Terre. Le Major et ses compagnons marines auraient alors un peu plus de mal à marcher sur Basis que sur Terre. La gravité de Basis semble similaire à celle de la Terre et serait donc suffisante pour retenir une atmosphère. De plus, Basis ressemble beaucoup en apparences à Europa, une autre lune de Jupiter, mais glaciaire. Si on part du principe que Basis possède une composition similaire à Europa, avec la même densité, on obtient la même gravité que sur Terre (c’est peut-être ce que les développeurs avaient en tête). Il semblerait donc que Basis représente un paradoxe. Pour que la gravité soit la même que sur Terre, la lune devrait être composée d’un ensemble de glace et de roche, mais sa température en surface est adaptée aux humains, cette glace devrait donc se retrouver à l’état liquide.

En examinant la position de l’Installation 04 par les vitrages du Pillar of Autumn, on voit que le Halo orbite à mi-chemin entre Threshold et Basis. Ce n’est pas un endroit stable pour plusieurs raisons. Il serait plus probable que le Halo se trouve plus proche, ou orbite près, du point de Lagrange L1 entre Threshold et Basis, ce qui le rapprocherait de Basis et le placerait au point médian. Dans un système comprenant deux corps massifs (comme Threshold et Basis, que nous appellerons respectivement corps primaire et secondaire), il existe cinq points où un troisième corps de masse négligeable pourrait rester stationnaire par rapport aux deux corps massifs grâce à une combinaison de l’attraction gravitationnelle et de la force centrifuge orbitale (ou, strictement parlant, « force inertielle »).

Points_de_LagrangeCes positions sont appelées points de Lagrange et sont numérotés de L1 à L5. Les points L4 et L5 se trouvent respectivement à un angle de soixante degrés devant et derrière sur l’orbite du corps secondaire. Des corps placés sur une orbite coplanaire à ces emplacements resteront à peu près au même endroit par rapport aux deux corps massifs. La système solaire est rempli d’exemples de ce type. Aux points L4 et L5 du Soleil et de Jupiter se trouvent des centaines d’astéroïdes appelés astéroïdes troyens, coorbitaux à Jupiter. La lune de Saturne Téthys possède elle-même ses propres lunes aux points L4 (Telesto) et L5 (Calypso).

Les points L1, L2 et L3 sont dits métastables. Ces trois points orbitent autour du corps primaire au même rythme que le corps secondaire et maintiennent leur position relative par rapport à ces corps. Le point L1 se trouve entre les deux corps, sur une position appelées en mathématiques le point-selle. Une boule placée sur une selle roulera vers le point central entre l’avant et l’arrière, mais tombera ensuite du côté gauche ou droit. Le point L1 n’est donc stable que dans une direction, sur la ligne reliant les deux corps, et il ne l’est pas sur l’orbite, et est donc métastable. Ce qui implique que l’Installation 04 corrige son orbite en permanence pour se tenir à la même position entre Threshold et Basis. Bien que le point L1 lui-même soit instable, il existe des trajectoires orbitant autour de celui-ci qui le sont. Les missions « Observatoire solaire et héliosphérique » et Genesis de la NASA, toutes deux chargées de récolter des données sur le Soleil, se trouvent sur de telles trajectoires (qu’on appelle justement « orbite de halo »).

D’autres complications apparaissent également lorsqu’on tente de placer une structure comme un Halo près d’un corps comme Threshold. En premier lieu : l’environnement radiatif. La plus grande structure du système solaire est le champ magnétique entourant Jupiter. Si il était visible depuis la Terre, il apparaîtrait comme légèrement plus grand que la pleine lune. Un champ magnétique aussi grand et intense piège les particules subatomiques chargées, comme les électrons, qui se déplacent le long des champs magnétiques et peuvent accélérer jusqu’à des vitesses relativistes, c’est à dire une fraction conséquente de la vitesse de la lumière. La vie près de planètes joviennes est donc assez difficile. Un humain se tenant sur la plus grande lune de Jupiter, Io, recevrait une dose létale de radiations au bout de seulement quelques minutes. L’environnement radiatif autour d’un Halo poserait des problèmes similaires.

La Terre est elle-même baignée dans un flux de particules subatomiques chargées proches de celles de Jupiter : les vents solaires. Mais elle est contrairement à Io protégée de ces particules grâce à son champ magnétique. Étant donné que les électrons et autres particules chargées sont réfléchies par les champs magnétiques, les vents solaires sont déviés, sauf aux pôles. En effet, le champ magnétique est plus faible à ces endroits, permettant aux vents solaires d’interagir avec la haute atmosphère terrestre et de créer des aurores polaires.

Un Halo baignant dans les radiations d’une géante gazeuse comme Threshold aurait besoin d’une protection comme celle de la Terre, et il existe une solution à la simplicité surprenante. Les champs magnétiques sont générés lorsque des particules chargées se déplacent, un câble parcouru d’un courant électrique génère donc un champ magnétique. Il n’est pas inconcevable que de grand câbles conducteurs courent tout le long de la circonférence du Halo, à l’intérieur de la structure. En créant un courant électrique dans ces câbles, les Forerunners auraient pu créer facilement un environnement magnétique protecteur assez résistant pour rendre le Halo habitable, mais pas assez pour interférer avec les équipements électriques.

Un anneau tournoyant pour les gouverner tous

Après notre petite escapade dans l’espace autour du Halo, passons à un examen plus détaillé. À quoi ressemble la vie et quelles sont ses implications sur un anneau de métal tournoyant de la taille d’une planète ? Bien qu’il soit établi dans l’univers que les Forerunners, les Covenants et les humains sachent générer une gravité artificielle, la gravité d’un Halo peut largement être simulée par la force centrifuge. La science contemporaine ignore comment générer artificiellement de la gravité, mais une technique courante dans la littérature (L’Anneau-Monde, Rendez-vous avec Rama) et le cinéma (Mission to Mars, 2001 : L’odyssée de l’espace) est celle de la force centrifuge d’un anneau ou d’un cylindre tournoyant pour obtenir le même effet. Versé dans le domaine, Larry Niven décrit comment la gravité serait simulée sur son anneau-monde :

« Il y a d’autre avantages. On peut simuler la gravité en le mettant en mouvement. Une rotation sur son axe de 770 miles (ndt : 1239 kilomètres) par seconde donnerait à l’anneau-monde une gravité de 1 G (ndt : la gravité sur Terre) sur sa face interne. »

La gravité sur les Installations 04 et 05 semble similaire à celle de la Terre (ndt : Halo : The Essential Visual Guide indique 0,992 et 1,04 G) Pour qu’un Halo d’un rayon de 5000 kilomètres simule 1 G, il devrait tourner à une vitesse tangentielle d’un peu plus de sept kilomètres par seconde. Ce qui implique que le Halo ferait un tour sur lui-même une fois toutes les heures et 15 minutes, soit 19 ¼ fois par jour.

Les concepts de nuit et jour sur un Halo seraient différents de ceux sur Terre, et même de ceux sur un anneau-monde. Dans les romans de Niven, des « carrés d’ombre » semblables à des anneaux-mondes miniatures se placent entre l’anneau et son étoile centrale :

« Mettez en place un anneau intérieur de carrés d’ombre, des structures orbitales légères permettant de bloquer une partie de la lumière de l’étoile, et vous obtiendrez un cycle jour-nuit à la fréquence voulue. »

Les carrés d’ombre sont connectés par des filaments fins mais résistants. En laissant passer et en bloquant alternativement la lumière, les carrés simuleraient la nuit et le jour, la taille des carrés et de leurs interstices déterminant la durée de chaque période. L’orientation d’un Halo dans l’espace déterminerait quel pourcentage de chaque rotation recevrait de la lumière ou non, mais si les Halos orbitent leur géant gazeuse sur leur plan équatorial, comme il apparaît dans les jeux, alors les Halos connaîtraient périodiquement des éclipses. Bien qu’il existe des orbites inclinées qui ne connaissent jamais d’éclipse, étant donné qu’on voit le Halo orbiter entre Threshold et Basis, ce n’est pas le cas de son orbite. Selon la taille de Threshold et la distance apparente de Basis, il est probable que l’Installation 04 soit plongée dans le noir au moins une fois toutes les 24 heures.

Un objet (soldat, Élite, Scorpion, Warthog, …) en contact direct avec la surface de l’anneau percevrait la force centrifuge comme de la gravité. Les objets n’étant pas en contact tendront à suivre les lois de base de la dynamique, mais ces lois pourraient sembler contre-intuitives. Dans le deuxième niveau de Halo : Combat Evolved (« Halo »), le Major peut voir une chute d’eau après son atterrissage.

On peut simuler la trajectoire d’une goutte d’eau de la chute sur Terre et sur le Halo, en estimant que la chute fait 305 mètres et est orientée dans le sens de rotation du Halo. Cette goutte tomberait deux mètres plus loin sur le Halo que sur Terre. Ce n’est pas une grande différence, mais si l’eau coule perpendiculairement à la rotation, elle tomberait deux mètres plus loin sur le côté, ce qui serait étrange pour un observateur habitué aux chutes d’eau terriennes.

La rotation de l’anneau aurait des effets plus prononcés sur des objets avec un temps de vol plus long. La plupart des combats dans Halo se déroulent à courte distance, mais imaginons qu’on utilise un Scorpion, qui propulse des munitions en hypervitesse, comme une pièce d’artillerie tirant ses projectiles sur une longue distance. Les étudiants en première année de physique apprennent que la trajectoire d’un projectile tiré depuis un canon suit une forme de parabole (strictement parlant, une ellipse puisque la trajectoire représente une partie d’orbite). En l’absence de vent, une munition tirée droit au-dessus de soi retomberait tout droit, faisant regretter son geste au tireur. Les trajectoires sur un Halo seraient différentes.

On peut simuler les trajectoires d’un projectile tiré depuis la surface interne d’un anneau de 5000 kilomètres tournant sur lui-même 19 fois par 24 heures. On estime la vitesse à la bouche du canon de 1000 mètres par seconde et on observe les trajectoires pour des élévations de 30, 45, 60 et 90 degrés dans le sens de rotation et dans le sens inverse. Une munition tirée à 90° (au-dessus de soi) ne retomberait pas sur le tireur, mais 18 kilomètres en arrière à cause des 7 kilomètres par seconde que la rotation de l’anneau donne au projectile avant même qu’il ne soit tiré. On observe également une asymétrie entre les tirs effectués dans le sens de rotation et dans le sens inverse. Les projectiles tirés dans la direction de rotation ont une vélocité horizontale initiale plus grande et retombent sur l’anneau plus tôt que celles tirées dans la direction opposée. Le principe est le même pour une roquette ou un barreau de combustible.

Viser des objets distants serait donc contre-intuitif pour un combattant sur un anneau où la force centrifuge se substitue à la gravité. Des systèmes de tir automatisés devraient déterminer ces facteurs pour les intégrer à leurs calculs de trajectoire. Un indice semble pointer vers l’existence de tels systèmes dans les jeux. Dans Combat Evolved, le fusil d’assaut possède une sorte de boussole qui pointe toujours vers Threshold. Si l’orientation de l’anneau est connue, il serait facile pour un microprocesseur de prendre en compte la rotation de l’anneau dans ses calculs.

Viser à longue distance avec des armes à projectiles serait donc contre-intuitif. Mais certaines des armes à disposition du Major dans Halo sont des armes covenantes à plasma. Les particules parcourent l’espace à une fraction considérable de la vitesse de la lumière. Un rayon lumineux pourrait traverser tout le diamètre du Halo en 33 millisecondes, et des particules ne prendraient pas beaucoup plus longtemps. Ce genre d’arme ne serait donc pas sujet à des déviations de trajectoire.

Une autre situation où l’interaction avec le Halo serait contre-intuitive concerne l’atterrissage des vaisseaux. On voit sur l’extérieur des Installations 04 et 05 ce qui semble être des pistes d’atterrissage (ndt : ces pistes ne sont jamais mentionnées dans l’univers). En les utilisant, il n’y aurait pas besoin de procédures d’entrée en atmosphère, mais nous allons observer que cette atmosphère est un moindre problème que sur une planète.

H2A-HEV_over_Delta_Halo

Un vaisseau approchant un Halo depuis sa surface externe devrait prendre en compte sa rotation de 7 kilomètres par seconde ainsi que la courbe de sa surface. À cette vitesse, et en prenant en compte la distance à l’axe de rotation central, le vaisseau subirait une force constante d’approximativement 1 G. Dans le même temps, une approche par l’extérieur serait la plus sûre en cas d’erreur de pilotage ou de panne subite, car la force centrifuge constante éjecterait le vaisseau loin de l’anneau au lieu d’entrer en collision avec lui.

Approcher la surface interne d’un Halo serait bien moins compliqué qu’approcher une planète ou une lune, mais l’atterrissage serait plus problématique. Il a été établi que les Forerunners possédaient des technologies de simulation de la gravité, mais cela n’a pas d’incidence sur l’atterrissage. Non seulement les Halos ont une masse assez faible par rapport à une lune, mais cette masse est distribuée radialement. Le vaisseau subirait donc une attraction gravitationnelle faible depuis toute la structure. Cette faible gravité permettrait à un vaisseau d’approcher un Halo et de se poser confortablement dans sa circonférence tout en laissant l’anneau tourner autour de lui.

C’est l’approche de la surface interne qui pose un problème. Bien qu’un vaisseau pourrait rester pratiquement immobile en laissant l’anneau tourner autour de lui, n’oublions pas que cette rotation possède une vitesse de 7 kilomètres par seconde (soit 15 660 kilomètres par heure, comparé aux négligeables 1670 kilomètres par heure sur Terre). Pour minimiser ce mouvement relatif, un vaisseau devrait lors de l’approche conserver une vitesse proche de 7 kilomètres par seconde, presque 1 G d’accélération, tout en se rapprochant de la surface. Et en cas de problème, la force centrifuge le précipiterait contre une structure tournant à 21 fois la vitesse du son.

Évidemment, le son a besoin d’une atmosphère pour se propager. Larry Niven décrit cette possibilité sur un anneau-monde :

« Il n’y aurait pas besoin de toit. En construisant des murs d’un peu plus de 150 kilomètres de haut pointant vers le soleil sur les bords, peu d’air déborderait. »

Des murs d’une fraction de cette taille (bien que plus hauts qu’ils ne semble l’être dans les jeux) suffiraient à maintenir l’atmosphère sur un Halo, mais cette même atmosphère est un danger pour les vaisseaux en approche. Si le vaisseau suit une trajectoire en spirale autour de l’axe de rotation du Halo à la même vitesse et dans le même sens que la rotation, en se rapprochant petit à petit de la surface interne, alors la friction avec l’atmosphère serait minimale et la chaleur provoquée par l’entrée moindre que pour l’approche de la Terre.

Mais si la vitesse relative de l’anneau et du vaisseau ne se compensaient pas, le vaisseau se retrouverait sujet à une friction supersonique avec l’air, provoquant chaleur et dégâts. Même si les couches supérieures de l’atmosphère ne bougeaient pas à la même vitesse que celles en surface, un vaisseau approchant improprement le Halo serait instantanément incinéré.

Ce n’est que le début ?

Un professeur de physique m’a dit un jour « N’importe quel sujet, étudié avec assez de détails, devient infiniment complexe ». Nous n’avons qu’effleuré la richesse de la science implicite et explicite de l’univers Halo. Comme suggéré plus tôt, tout un livre pourrait, ou même devrait, être écrit sur le sujet (ndt : Grazier a publié deux ans plus tard un livre intitulé Halo Effect: The Unauthorized Look at the Most Successful Video Game of All Time, qui a rencontré peu de succès au sein de la communauté à cause de ses nombreuses erreurs en rapport avec l’univers et son style d’écriture). Nous avons peu discuté de l’armement et pas abordé les problèmes du vent et de la météo sur les Halos. Mes compagnons lors du repas post-conférence seraient à la fois consternés et enchantés de voir que de tels exercices intellectuels peuvent naître d’un jeu vidéo où tout explose.

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Commentaires

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  1. Spyrituo le 3 février 2016 à 0 h 24 min

    Fouaa je vient de finir de lire l’article et c’était super intéressant et merci Lunaramethyst de nous avoir partager cet article. 😉

  2. Mattaum le 2 février 2016 à 11 h 35 min

    L’auteur est très bien renseigné et semble être passionné. Je me suis littéralement fait emporter par son écriture. Dedans on retrouve vraiment des arguments intéressants et concrets, le fait qu’il les applique directement à l’univers de Halo rend les choses beaucoup plus concrètes selon moi. Je dois aussi avouer que je me suis posé pas mal de questions similaires à celles de l’auteur mais j’ai appris pas mal de choses, notamment sur les orbites L1, L2, … et aussi sur les géantes gazeuses. Certes l’auteur n’effleure qu’une partie infime de l’univers global mais c’est tellement bien écrit que l’on en redemanderait.
    Certes les gens auront peut-être la flemme de le lire mais la petite minorité qui sera intéressée lira vraiment un excellent article !
    Merci de nous l’avoir partagé, Lunaramethyst.

  3. JGtm le 2 février 2016 à 11 h 18 min

    Merci pour ce super article, très intéressant et ta traduction 😉

  4. Grunsto le 31 janvier 2016 à 20 h 43 min

    Ok ya un peu beaucoup à lire là xD Mais ca ma l’ai d’etre quelque qu’il FAUT lire !
    Alors à l’occas faut que je m’y penche.
    GG pour la Trad du coup :p

  5. VoitureJb le 31 janvier 2016 à 17 h 21 min

    Merci pour ces infos..!

  6. Psartek le 30 janvier 2016 à 17 h 48 min

    Et bah, faut s’accrocher hein Lulu

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