Malgré les progrès réalisés dans le domaine de l’exploration spatiale, la lenteur de nos engins spatiaux reste un obstacle aux voyages interstellaires. Alors que nous sommes capables de propulser des particules à une vitesse proche de celle de la lumière en laboratoire, nous avons du mal à accélérer les vaisseaux spatiaux à plus de 3 % de cette vitesse. Avec notre technologie actuelle, on estime qu’il faudra environ cinq mois aux humains pour atteindre Mars.
Mais Philip Lubin, un scientifique de la NASA, travaille sur un système où des lasers propulsent des vaisseaux spatiaux dotés de voiles géantes vers la planète rouge en trois jours seulement. Tout comme la voile solaire tant vantée par Bill Nye, ce système de “propulsion photonique” s’appuie sur l’élan des photons – des particules de lumière – pour avancer. Mais au lieu de photons provenant des rayons du soleil, le système de Lubin serait poussé par des lasers géants basés sur Terre.
Cela semble plutôt tiré par les cheveux, mais dans une vidéo pour NASA 360, Lubin explique que la technologie est tout à fait disponible et que le système pourrait facilement être mis à l’échelle.
“Il y a des avancées récentes qui font passer cela de la science-fiction à la science-réalité”, explique Lubin. “Il n’y a aucune raison connue pour laquelle nous ne pouvons pas le faire”
Mais prenons un peu de recul et examinons comment le système fonctionne. Actuellement, lorsque nous lançons un vaisseau spatial, la poussée provient de la combustion d’un produit chimique, tel que le carburant pour fusée. Non seulement cette source de carburant alourdit les vaisseaux spatiaux, mais c’est aussi un système incroyablement inefficace par rapport à l’accélération électromagnétique, qui consiste à utiliser la lumière ou d’autres rayonnements électromagnétiques pour accélérer les objets.
“L’accélération électromagnétique n’est limitée que par la vitesse de la lumière, tandis que les systèmes chimiques sont limités à l’énergie des processus chimiques”, écrit M. Lubin dans un article sur cette technologie.
Mais si l’accélération électromagnétique en laboratoire est relativement simple, elle nécessite un équipement complexe et coûteux – comme l’anneau d’aimants supraconducteurs qui constitue le grand collisionneur de hadrons – et il n’a pas été facile de l’adapter à la taille requise pour les voyages spatiaux.
Un système de propulsion candidat, connu sous le nom d’“impossible” EM Drive, a fait l’objet de beaucoup d’attention pour avoir prétendument obtenu une accélération électromagnétique, mais les scientifiques de la NASA n’ont toujours pas été en mesure de comprendre comment il fonctionne, ni de prouver qu’il ne s’agissait pas d’une anomalie expérimentale.
La propulsion photonique, quant à elle, fonctionne en théorie, quelle que soit l’échelle, ce qui en fait un candidat plus viable.
Comment les photons peuvent-ils propulser un objet aussi grand qu’un vaisseau spatial ? Bien qu’elles n’aient aucune masse, les particules de lumière possèdent à la fois de l’énergie et de l’élan, et lorsqu’elles se reflètent sur un objet, cet élan est transféré en une petite poussée. Avec une grande voile réfléchissante, il est possible de générer suffisamment d’élan pour accélérer progressivement un vaisseau spatial.
Bien que Lubin et son équipe n’aient pas encore testé leur système, leurs calculs montrent que la propulsion photonique pourrait permettre à un engin robotique de 100 kg de se rendre sur Mars en trois jours seulement.
Un engin plus grand, comme celui dans lequel les humains pourraient voyager, mettrait environ un mois pour y arriver, soit un cinquième du temps qu’il faudrait au Space Launch System (SLS), la fusée la plus puissante du monde actuellement en cours de développement pour nous emmener sur Mars.
M. Lubin explique également que dans les 10 minutes nécessaires pour mettre le SLS en orbite, la propulsion photonique pourrait propulser un vaisseau spatial à une vitesse inouïe de 30 % de la vitesse de la lumière – et qu’elle utiliserait une quantité similaire d’énergie chimique (50 à 100 gigawatts) pour y parvenir.
Mais le véritable avantage de la propulsion photonique se situe sur de plus longues distances, où le vaisseau spatial a plus de temps pour accélérer, et pourrait éventuellement nous amener hors de notre système solaire et vers les étoiles voisines.
Pour être clair, le système n’est pas conçu pour envoyer des humains sur des distances interstellaires – tout d’abord, les robots sont bien mieux équipés pour cette mission, et ensuite, nous serions bien trop lourds. À la place, Lubin propose des vaisseaux spatiaux très fins qui peuvent se rapprocher de la vitesse de la lumière.
Mais envoyer notre propre intelligence artificielle vers ces systèmes solaires lointains – surtout ceux qui abritent potentiellement des planètes habitables – serait quand même énorme.
“Le facteur humain de l’exploration des étoiles et exoplanètes les plus proches serait un voyage profond pour l’humanité, dont les implications non scientifiques seraient énormes”, écrit Lubin. “Il est temps d’entamer cet inévitable voyage au-delà de notre maison”
Lubin et son équipe ont reçu l’année dernière une subvention de preuve de concept de la NASA pour montrer que la propulsion photonique pourrait être utilisée pour les voyages spatiaux, nous devrions donc commencer à voir des résultats concrets bientôt. Espérons que la réalité sera à la hauteur des espérances, car nous sommes très enthousiastes.
Pour en savoir plus, regardez la vidéo NASA 360 :