de galilee aux premiers hommes sur la lune

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DE GALILEE AUX PREMIERS HOMMES SUR LA LUNE
le 29.10.09 - des étoiles dans la lunette !
DE GALILEE AUX PREMIERS HOMMES SUR LA LUNE . Ou : Année 2009 : Année Mondiale de
l’Astronomie. « AMA ».
Les Jeudis de La Culturothèque du 29 octobre 2009
DU GEOCENTRISME à l’HELIOCENTRISME 1 – LE GEOCENTRISME : Le Géocentrisme est un
modèle physique selon lequel la Terre se trouve immobile au centre de l’univers. Cette théorie date de
l’antiquité et a été défendue par Aristote[1] et Ptolémée[2]. Cette théorie a perduré jusqu’à la fin du
XVIe siècle pour être remplacée par l’Heliocentrisme qui prévoit que la Terre tourne autour du soleil. Les
modèles d’Aristote et de Ptolémée ont été abandonnés suite à la précision croissante des mesures qui ne
permettait plus de tolérer les erreurs que ces modèles engendraient. En fait le « Géocentrisme » était une tentative
scientifique d’expliquer l’Univers d’une conception Philosophique : La Terre est le centre de
l’univers, immobile de lieu (par l’an) et de position (par jour). Les changements de saisons et de jour et
nuit se font donc par mouvement extérieurs à la Terre. Les mouvements des planètes[3] doivent être parfaits, donc seul
le cercle est autorisé, les mouvements angulaires ou rectilignes étant considérés comme brusquement abrupts,
forcés.[4] 2 – L’HELIOCENTRISME. 2 – 1 - Les précurseurs de l’ « Héliocentrisme » :
L’ « Héliocentrisme » est une théorie physique qui place le Soleil au centre de l’Univers du seul système
solaire[5]. Même si le sens de cette affirmation a varié depuis les premières théories, l’ « Héliocentrisme » reste
valide pour décrire le système solaire. Bien qu’il y ait eu quelques précurseurs[6], c’est à Galilée que
l’on doit les observations astronomiques et les premiers principes mécaniques qui justifient
l’héliocentrisme. C’est Johannes Kepler qui a précisé le modèle du système solaire, se démarquant par
l’introduction d’orbites elliptiques des planètes admettant le Soleil comme un de leurs foyers et non plus
circulaires. 2 – 2 Les oppositions de l’ « Héliocentrisme » : 3.1 – les oppositions théologiques : Le
modèle de Copernic est contradictoire avec l’état de la connaissance de son époque. Son traité qui paraît en
1543 n’est pas bien perçu par les autorités religieuses[7] . Le pasteur protestant Luther traite Copernic de sot et
argue que le Soleil ne peut être fixe car « Josué a pu lui ordonner de s’arrêter ». La Sainte Inquisition reprend
sur le même thème en déclarant que la thèse de Copernic est incompatible avec les Saintes Ecritures.
L’ouvrage de Copernic sera mis à l’index à partir de 1616. 3-2 – Les réfutations astronomiques : Les
observations de l’époque font apparaître la taille apparente de Mars ou de Vénus comme étant fixe au cours de
l’année ce qui semble contredire le modèle de Copernic qui dit que la distance entre la Terre et ces planètes est
variable tout au long de leur révolution. Pour Tycho Brahe, la rotation de la Terre autour du soleil doit faire apparaître
une modification de l’angle d’observation des étoiles fixes. Ne parvenant pas à mesurer cette parallaxe[8] il
invalide la théorie de Copernic quelques années après la parution du traité de Copernic. En fait il avait sous estimé la
distance des étoiles qui rend la variation de l’angle trop faible pour être mesurable par les instruments de
l’époque. 3.3 – les réfutations physiques. Si la terre tourne sur elle-même, comment se fait-il que la
Lune accompagne la terre dans son mouvement de rotation autour du Soleil ? Si l’on fait tomber une pierre du
haut d’une tour, elle tombe précisément au pied de la tour : c’est bien que la tour, et donc la Terre a
laquelle elle est attachée est restée fixe pendant la chute de la pierre. Si la Terre tourne il doit y avoir constamment un
vent d’est, comme le vent relatif que l’on ressent en se déplaçant à grande vitesse… C’est
Galilée avec son principe de relativité qui explique l’absence d’un tel effet. Plus tard c’est Newton
qui montrera que l’argument de Galilée est juste… Quand au vent nous savons aujourd’hui que la
terre en tournant provoque une déviation de l’est : c’est la force de Coriolis… et la pierre ne tombe
pas au pied de la tour : elle est déviée de 4000 km/24 h des expériences précises ont mis en évidence cette déviation
qui a… servi d’argument pour montrer la rotation de la Terre (force de Coriolis)[9].
GALILEO GALILEII
– GALILEE ET LA NOUVELLE CONCEPTION DU MONDE. Galilée est un ardent défenseur du système de
Nicolas Copernic et de l’Héliocentrisme… Il est considéré comme le père de l’observation
astronomique et de la physique moderne. Galilée est né à Pise le 15 février 1564, ainé de 7 enfants. Sa famille
appartient à la petite noblesse et vit dans le commerce. Son père est luthier, musicien, chanteur et auteur en 1581
d’un « Dialogue de la musique moderne ». Très tôt Galilée fait preuve d’une grande habileté manuelle et
d’un bon sens de l’observation. Enfant il construit des maquettes de machines qu’il a aperçues.
Eduqué chez ses parents jusqu’à l’âge de 10 ans, ses parents déménagent à Florence et le confient à un
prêtre du voisinage pendant deux ans. Il entre ensuite dans un couvent et y reçoit une éducation religieuse. Bien sûr il
est poussé au noviciat par ses maîtres. Il ne poursuit pas sa carrière ecclésiastique car son père le ramène à Florence en
1579 suite à une maladie des yeux. Deux ans plus tard il revient à Pise et entre à l’université pour des études de
Médecine mais sans y porter grand intérêt. En 1585 il renvient à Florence sans avoir terminé ses études ni obtenu son
diplôme. En fait dès 1583 Galilée est initié aux mathématiques par Ostilio Ricci qui, rare à l’époque, allie la
théorie à la pratique par l’expérience. Dès l’âge de 19 ans il découvre des formules mathématiques, il
rédige aussi un pamphlet féroce sur le professorat de son temps. Il est nommé à la chaire de mathématique de
l’université de Pise, expérimente sur la chute des corps et rédige son premier ouvrage de Mécanique [10]. Ce
volume contient des idées nouvelles pour l’époque. Faute de preuve tangible il est convaincu de la justesse du
système copernicien. En 1592 il part enseigner à l’université de Padoue (il y reste pendant 18 ans). Padoue
appartenait à la République de Venise ce qui garantissait à Galilée une grande liberté intellectuelle, l’inquisition y
étant peu puissante… Même si, Giordano Bruno[11], avait été livré à l’inquisition par les praticiens de la
République, Galilée peut effectuer ses recherches sans trop de soucis. Il publie dans divers domaines : Traité des
fortifications, Traité de mécanique, le compas géométrique et militaire (ancêtre de la règle de calcul), sur
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l’artillerie lourde. Il participe à la fondation de l’Academia dei Ricovrati en 1599 et rencontre la même
année Marina Gamba, jeune Vénitienne issue d’une famille modeste avec qui il aura 2 filles puis 1 fils. En 1610
ils se séparent et Galilée prend en charge ses enfants (il placera ses filles dans un couvent). Plus tard encore… il
teste sa pompe à eau, il découvre la loi du mouvement uniformément accéléré, il observe une nova qui est
apparue… et qui disparaît. Il étudie les trajectoires paraboliques, construit son premier thermoscope (qui permet de
comparer le niveau de chaud et de froid), les armatures d’aimants…. En mai 1609 un ami de Galilée reçoit
une lettre d’un de ses anciens étudiants qui confirme une rumeur existante : l’opticien Hans Lippershey a
bien conçu une lunette qui aurait permis de voir des étoiles invisibles à l’œil nu. A ce moment là, Galilée ne
donne plus de cours particuliers à Cosme II de Médicis, il a le temps de construire sa première lunette. Contrairement à la
lunette hollandaise, celle de Galilée ne déforme pas les objets et les grossit 6 fois (deux fois plus que la hollandaise). Il
obtient aussi une image droite grâce à l’utilisation d’une lentille divergente en oculaire. Cette invention
marque un tournant dans la vie de Galilée. Quelques mois plus tard il construit une deuxième lunette qui grossit neuf
fois. Il la présente au Sénat au sommet du Campanile de la place St Marc. Les spectateurs sont enthousiasmés :
Murano située à 2.5 km semble être à 300 m seulement. Galilée offre son instrument et en lègue les droits à la
République de Venise pour des applications militaires. En récompense il est confirmé à vie à son poste de Padoue avec
des gages doublés : il est enfin libéré des difficultés financières car il doit entretenir sa famille depuis la mort de son
père. Montées sur de simples tubes en bois, les lentilles conçues par Galilée n’étaient pas toutes
opérationnelles mais elles ont permis pour la première fois à l’œil humain d’étudier de près la lune, les
taches solaires et les planètes proches de la terre [12] . Quelques mois plus tard il fabrique un instrument qui grandit une
vingtaine de fois et il tourne sa lunette vers le ciel. Il découvre très vite en observant la lune que cet astre ne
correspond pas à la physique. Il découvre la nature de la Voie lactée, dénombre les étoiles de la constellation
d’Orion et constate que certaines étoiles visibles à l’œil nu sont en fait des amas d’étoiles. Le
7 janvier 1610 il fait une découverte capitale : il remarque 3 petites étoiles à côté de Jupiter. Il les nomme les étoiles
Médicées (il hésite entre Cosmica sidera et Médicea sidera… Le jeu de mots « Cosmica = Cosme – Cosme
II de Médicis nom de son ancien élève) : Callisto, Europe, Ganymède et Io[13] . Au mois de mars il publie ses
découvertes dans les « Messager des étoiles ». Jupiter et ses satellites sont un modèle du système solaire. En avril il
présente ces astres à la cour de Toscane : c’est le triomphe. Johannes Kepler offre son soutien à Galilée. Ces
nouvelles planètes invalident-elles l’astrologie de tradition ?[14]
C’est dans une publication de Kepler
(Narratio) sur l’observation des compagnons de Jupiter qu’il créée le nom de « satellite »[15] . Il faut savoir
que Galilée n’approuve pas les écrits de Kepler : théologien, protestant il qualifie de puéril l’idée
d’une attraction mutuelle entre les eaux des mers et la Lune qui rappelle la symbolique astrologique. En juillet
Galilée accepte le poste de Premier Mathématicien de l’Université de Pise et du grand-duc de Toscane. Il
protège la paternité de sa découverte de Saturne par une phrase codée :
SMAISMRMILMEPOETALEVNIPVENGTTAVIRAS (J’ai découvert que la planète sacrée était triple)[16] . En
septembre 1610 il réfute totalement l’hypothèse géocentrique en faveur de l’hypothèse héliocentrique.
En mars 1611 il est invité à Rome où il reçoit tous les honneurs. Un mois plus tard un Collège romain composé de
Jésuites confirme que les observations de Galilée sont exactes mais… ne parlent pas des conclusions que Galilée
en a tirées !... Galilée semble voler de succès en succès… Pourtant les partisans de la théorie géocentrique selon
Aristote sont devenus ses ennemis acharnés et les attaques contre lui commencent…. Ils ne peuvent pas se
permettre de perdre la face et ne veulent pas voir leur science remise en question. Galilée sort vainqueur par ses
démonstrations de toute attaque ce qui entraîne de forts bouleversements dans les universités. Seulement les attaques
se font plus violentes, surtout sur le plan religieux. A cette époque on laissait entendre une cosmologie géocentrique
« Tu as fixé la terre ferme et immobile ». En dehors des démêlés Galilée continue ses recherches : les taches solaires,
la théorie de rotations de la Terre, le microscope… Mais le 20 décembre 1614 Galilée est attaqué violemment à
l’église Santa Maria Novella mais il s’en tête à condamner sans équivoque la thèse héliocentrique en
l’absence de réfutation concluante du système géocentrique. Malgré la lettre qu’il envoie à Christine de
Lorraine expliquant que « l’intention du Saint-Esprit est de nous enseigner comment on doit aller au ciel, et non
comment va le ciel » qui accepte le débat sur la foi, Galilée est obligé de se rendre à Rome pour se défendre contre les
calomnies. Galilée n’a pas de preuve irréfutable concernant la rotation de la Terre. Il essaie avec les
phénomènes des marées mais il explique une marée par jour et non plusieurs comme on peut le constater (qui sera
expliqué plus tard par la mécanique des fluides)[17] . Une distinction entre théorie et vérité, que notre époque perçoit
mieux, était trop nouvelle. L’acte d’accusation de Galilée fait la confusion en lui reprochant de tenir pour
vrai l’héliocentrisme alors que ce n’est que théorie mais surtout car cette thèse est « naïve et absurde en
philosophie, et formellement hérétique en tant que contredisant explicitement le sens de nombreux passages des
Saintes Ecritures ». Les 25 et 26 février 1616 la censure est ratifiée par l’Inquisition et par le pape Paul V. La
théorie copernicienne est censurée et Galilée est prié d’enseigner sa thèse en la présentant comme une
hypothèse. Cet arrêté s’étend à tous les pays catholiques. Bien qu’éprouvé Galilée poursuit ses travaux
et est couvert d’honneur en 1620 et 1622 Mais Cosme II, son protecteur est mort et Tomasso Campanella publie
une « Apologie de Galilée ». Tomasso est convaincu d’hérésie ce qui n’arrange pas Galilée. Le 6 août
1623 son ami, le cardinal Mafféo Barberini est élu Pape sous le nom de Urbain VIII et malgré les attaques les années
suivantes sont calmes. Il perfectionne son microscope, poursuit ses recherches sur l’armature de l’aimant,
écrit son « Dialogo » sur les deux grands systèmes du monde. A sa parution ce dialogue est à la fois une révolution et un
scandale. Urbain VIII se range vite à l’avis des adversaires de Galilée : il lui avait demandé une présentation
objective des deux théories, pas un plaidoyer en faveur de l’Héliocentrisme. Le 22 juin 1633 la sentence est
rendue : Galilée est condamné à la prison à vie (commuée en résidence à vie par Urbain VIII) et doit prononcer la formule
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d’abjuration que le Saint Office avait préparée. Le texte est diffusé largement. Beaucoup ont pensé que Galilée
était victime d’une cabale des Jésuites. Galilée obtient d’être relégué dans sa villa à Florence mais
personne n’est autorisé à se rendre chez lui. Cette interdiction s’assouplit et il peut recevoir des visites qui
lui permettront de faire passer la frontière à quelques ouvrages qui paraîssent à Strasbourg, à Paris en traduction latine. Il
reste à Arcetri jusqu’à sa mort entouré de ses disciples travaillant à l’astronomie et autres sciences. Il
s’éteint le 8 janvier 1642 et son corps est inhumé religieusement à Santa Croce il faudra attendre 1726 pour la
construction de son mausolée sur lequel est écrit « et pourtant elle tourne ».
Il ne faut pas oublier les cinq
découvertes cruciales de Galilée : . La Lune a des montagnes comme la Terre. . La surface du Soleil présente des
« taches solaires » . La Voie Lactée se compose de beaucoup plus d’étoiles que l’on ne pensait exister à
l’époque. . Vénus montre une gamme complète de phases, elle doit donc tourner autour du Soleil et non autour
de la Terre. . La planète Jupiter a des satellites en orbite tout comme les planètes tournent autour du Soleil.
L’HELIOCENTRISME AUJOURD’HUI ? Le pape Benoît XIV lèvera l’excommunication sur
l’héliocentrisme au XVIIIe siècle il faudra attendre 1728 pour avoir la preuve de l’orbitation de la Terre
faite par Bradley et il faudra attendre le XXe siècle pour que l’église reconnaisse ses erreurs…. En janvier
2008 une controverse éclate car les professeurs de l’université de Rome reprochent au pape Benoît XVI un
discours dans lequel il jugeait la position de l’Eglise de l’époque plus rationnelle que celle de Galilée. Le
15 février 2009 soit 445 ans après la naissance de Galilée le Conseil pontifical pour la culture célèbre une messe en
l’honneur de Galilée en la basilique Sainte Marie des Anges et des Martyrs. Mais pour en revenir à Galilée,
comme si il fallait poursuivre son œuvre sans délai, un an après sa mort naît Issac Newton tire profit des
expériences de Galilée sur l’inertie et les pendules (ainsi que sur les Lois de Kepler) pour asseoir sa théorie sur
la gravitation universelle. Nous devons surtout à Galilée les premières tentatives d’indépendance des sciences
vis-à-vis de la religion et du dogmatisme ainsi que de la séparation progressive entre la philosophie et les sciences, sans
oublier bien entendu son support aux idées coperniciennes en plaçant le Soleil au centre du monde. Ces découvertes
nous paraîssent anodines aujourd’hui mais pourtant elles ont révolutionné notre monde.
LES PREMIERS
PAS DE L’HOMME SUR LA LUNE. Il était 3 h 56 en France ce 20 juillet 1969 quand Neil Armstrong pose pour
la première fois dans l’Histoire de l’Humanité, le pied sur la surface de la Lune. A l’attention du
milliard d’êtres humains qui suivent l’exploit à la télévision en temps réel, Neil Armstrong (38 ans) formule
la phrase qui sera vouée à l’Histoire « Un petit pas pour l’homme, un grand pas pour l’humanité ».
Quelques minutes plus tard Buzz Aldrin viendra le rejoindre pour une escapade autour du module lunaire Eagle. Dans le
ciel, la capsule Apollo poursuit le tour de la Lune avec à son bord le troisième homme de l’équipage : Michaël
Collins. Neil Armstrong avait été désigné pour être le premier à marcher sur la Lune car il était un civil et non un
militaire comme ses compagnons. De retour sur terre après 8 jours d’absence, les astronautes ramènent 20 kg
d’échantillons de minéraux lunaires. Cette onzième mission du programme Apollo rehausse le prestige des
Etats-Unis face à la Guerre Froide (l’engagement au Viêt-nam et la lutte des Noirs aussi avaient terni son image).
L’origine du programme Apollo a trouvé son origine dans la rivalité entre Américains et Soviétiques. En effet,
les Soviétiques avaient inauguré la course dans l’espace à la fin des années 1950, au plus fort des années de la
« Guerre Froide ». Ils avaient surpris le monde entier en mettant en orbite le premier satellite artificiel : Spoutnik 1. Ils
prennent de l’avance en envoyant le premier homme dans l’espace : Iouri Gagarine. John Fitzgerald
Kennedy décide de mettre fin à la mauvaise image des Etats-Unis, le 25 mai 1961 il prend l’engagement devant le
Congrès que les Etats-Unis enverront un homme sur la Lune avant la fin des années 60. Le pari sera tenu au prix
de… 25 milliards de dollars. Cinq missions Apollo vont succéder à la mission d’Apollo 11 jusqu’en
1972. Depuis cette date aucun homme n’a marché sur la lune (le dernier est Eugen « Gene » Cernan !...
400
ans après les premières observations de Galilée, 40 ans après le premier pas sur la lune : 2009 « l’Année
Mondiale de l’Astronomie ». Les 15 et 16 janvier l’Unesco a lancé officiellement les festivités de cette
année astronomique. L’année 2009 est une occasion unique de célébrer de façon internationale
l’utilisation de la lunette astronomique par Galilée et d’étudier les objets célestes dont les découvertes
ont changé définitivement le regard que l’homme porte sur le monde. Aujourd’hui nous assistons à une
grande phase de découverte sur l’Univers, qui va apporter une révolution aussi profonde que celle de Galilée il y
a 400 ans. Alors que le monde célèbre la « JMA » les Etats s’interrogent sur les fonds qu’ils peuvent
investir dans leur futur programme spatial, notamment celui des Etats-Unis : « Constellation », qui prévoit le retour
d’astronautes sur la Lune en 2019 et l’installation d’une base permanente habitée en 2024...
prélude à des missions habitées vers Mars ! Ce projet lancé en 2004 par G.W Busch pourrait être entravé par la crise
économique car les coûts se sont envolés : 100 millions de dollars étaient prévu mais la somme semble insuffisante il
en faudrait plus du double pour aller au bout du projet. Au mois de mai dernier le Président Barack Obama a mandaté
une commission d’experts indépendants pour évaluer la pertinence de « Constellation » alors que le déficit du
pays sombre dans l’abysse. Le rapport devait être donné fin août.[18] Alors que les Américains
s’interrogent sur la suite à donner à leur programme spatial, d’autres pays affichent leurs ambitions : Les
Japonais, les Indiens, les Russes et surtout les Chinois. Mais le budget alloué à la Chine pour son programme spatial est
de 2 milliards de dollars par an.[19] Les Européens n’envisagent pas une exploration planétaire sauf de
participer à une aventure mondiale.
Quel est le but de l’année mondiale de l’astronomie ? Voici la
présentation de l’UNESCO : « 400 ans après que Galilée ait pointé sa lunette astronomique vers le ciel,
scientifiques, astronomes, amateurs et grand public se rejoignent pour célébrer une année qui amène l’univers à
la terre. Pour nous familiariser avec l’Univers, pour préserver notre ciel nocturne, pour renforcer la place de
l’astronomie dans les pays en voie de développement, pour dévoiler l’univers à des millions
d’humains… 140 Nations, dont la France : Une Terre, un Ciel… L’Univers ! » Parmi les projets
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emblématiques de cette année 2009 on peut citer les « 100 heures d’astronomie »[20] + les « 100 grandes
conférences » très variées qui iront comme celle d’aujourd’hui à La Culturothèque[21] qui iront de
« l’histoire de l’Univers » aux « dernières nouvelles de mars » en passant par « les grands projets de
l’astronomie spatiale ». De nombreuses expositions sont également au programme comme par exemple « Voyage
au centre de la galaxie » au Palais de la Découverte.
[1] - Aristote : Aristote né en – 384 en Grèce.
[2] - Ptolémée : Grec né en -90 en Grèce.
[3] - dans le
sens ancien, le mot planète inclut le Soleil, la Lune mais pas la Terre
[4] - Il faut savoir qu’aujourd’hui
encore, certains courants, souvent d’inspiration chrétienne, persistent à défendre le modèle géocentrique. Les
arguments présentés se basent sur des résultats de la physique du XXe siècle prétendant que la relativité met les
référentiels sur le même plan. … (train)
[5] - Pour une conception plus moderne on va dire que le Soleil
n’est pas le centre, mais un point fixe autour duquel s’organise le système.
[6] - ex. Aristarque de
Samos vers -280 avait déjà avancé cette théorie, surtout connue par les critiques qu’en a fait Archimède Léonard de Vinci découvre que la lumière cendrée de la lune est due à la réverbération de la Terre il émet ainsi dans
son « Codex Leicester paru en 1510 » l’hypothèse que la Terre est un astre de même nature que la Lune.
[7] Malgré la prudence de son ami Andreas Osiander qui préface le traité de Copernic en précisant que le système
héliocentrique est un « simple modèle mathématique permettant d’améliorer les calculs ».
[8] - parallaxe :
Angle sous lequel un observateur placé au centre d’un astre verrait une longueur égale au rayon de la terre.
[9] - Force de Coriolis : est une force inertielle agissant perpendiculairement à la direction d’un mouvement
d’un corps en déplacement dans un milieu lui-même en rotation uniforme, tel que vu par un observateur
partageant le même référentiel.
[10] - sur le « Mouvement ».
[11] - Giordano Bruno : Sur la base des travaux de
Copernic il démontre, de manière philosophique la pertinence d’un univers infini peuplé d’une quantité
innombrable de mondes identiques au nôtre. Accusé d’hérésie par l’Inquisition il est condamné à être
brûlé vif au terme de 8 années de procès.
[12] - On peut voir plusieurs lunettes astronomiques construites pas
Galilée au musée de la Science à Florence.
[13] - Aujourd’hui baptisées lunes Galiléennes.
[14] - Question
remise au goût du jour depuis 2006 avec l’actualité des planétoïdes plutoniens et le déclassement de Pluton.
[15] - Qui signifie : « garde du corps ».
[16] - Il dévoilera cette énigme à la fin de sa vie.
[17] - Il faudra attendre l’année 1728 et les observations de Bradley sur l’aberration de la lumière pour
avoir une première preuve directe du mouvement de la Terre par rapport aux étoiles.
[18] - publication du 23
octobre 2009 : il conclut à un financement insuffisant de la Nasa. Les objectifs du programme Constellation nécessiterait
environ 3 millions de dollars par an de plus que les 18 milliards de dollars du budget annuel de la Nasa.
[19] - Soit le
10ème du budget de la Nasa….
[20] - pour qu’un maximum de personnes à travers le monde puisse
observer le ciel au même moment : du 2 au 5 avril 2009.
[21] - qui malheureusement pour notre « trésorerie » ne fait
pas partie du programme !
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