Chaque action correspond à une réaction égale et opposée: troisième loi de la dynamique. C'est le principe sur lequel reposent les fusées spatiales, qui brûlent le propulseur dans une direction pour aller dans la direction opposée.
Cependant, un ingénieur de la NASA pense pouvoir nous emmener dans les étoiles sans aucun propulseur, grâce à un moteur hélicoïdal spécial. Un moteur qui serait la base de tous les vaisseaux spatiaux du futur.
Conçu par David Burns du Marshall Space Flight Center en Alabama, le « moteur hélicoïdal » exploite les effets d’altération de masse qui se produisent à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Burns a publié un article décrivant le concept sur le serveur de rapports techniques de la NASA.
Inutile de dire que son travail a suscité le scepticisme de certains de ses collègues, mais Burns estime que le concept est valable et ouvrira la voie à de nombreux moteurs spatiaux du futur. « Si quelqu'un prouve que cela ne fonctionne pas, je n'aurai aucun problème à changer d'avis, mais cela vaut également la peine d'explorer cette option », dit-il.
Comment fonctionne le moteur hélicoïdal?
Pour comprendre un peu le principe du moteur de forme hélicoïdale créé par Burns, essayez d'imaginer une boîte sur une surface sans friction. À l’intérieur de la boîte se trouve une barre autour de laquelle coulisse un anneau. Si une impulsion à l’intérieur de la boîte pousse l’anneau, celui-ci glissera vers l’avant tandis que la boîte ira dans la direction opposée. Une fois qu'il touche le bord de la boîte, l'anneau recule, et la boîte aussi, inversant sa direction. Dans des conditions normales, la troisième loi de la dynamique produit une oscillation de droite à gauche de l'anneau.
Mais que se passerait-il, demande Burns, si la masse de l’anneau était plus grande lorsqu’il allait dans une direction, puis plus petite lorsqu’il revenait dans la direction opposée ? En fait l'action serait plus grande que la réaction, la troisième loi de la dynamique serait contournée et la boîte avancerait de plus en plus.
Comment cet anneau peut-il changer sa masse ?
Ce n’est pas « interdit » par la physique. La théorie de la relativité restreinte d'Einstein dit qu'un objet gagne en masse à mesure qu'il s'approche de la vitesse de la lumière (un effet qui peut être démontré dans une faible mesure par les accélérateurs de particules actuels).
En fait, si nous remplaçons l’anneau de la boîte par un accélérateur de particules, nous obtenons le résultat. Les ions à l’intérieur de l’anneau seraient entraînés à des vitesses proches de celle de la lumière (masse croissante) lorsqu’ils allaient dans une direction et décéléraient (masse décroissante) lorsqu’ils allaient dans l’autre.
Cela peut être fait encore mieux
Burns pense que le système serait encore plus efficace si le bâton et l'anneau étaient supprimés et que tout était remplacé par un seul accélérateur de particules en forme d'hélice, capable de faire effectuer aux particules des mouvements à la fois latéraux et longitudinaux : un mouvement hélicoïdal, précisément.
Et la boîte?
À première vue, il en faudrait un assez grand. Ce n'est pas un hasard si les dimensions de ce moteur sont de l'ordre de 200 mètres de longueur et 12 de diamètre. L'énergie nécessaire est également énorme, selon les calculs : 165 mégawatts d'énergie sont nécessaires pour générer une poussée égale à 1 newton (c'est la force que nous utilisons pour appuyer sur une touche du clavier).
Pour cette raison le moteur ne peut fonctionner que dans une « grande boîte sans friction » (ou presque) : l’espace cosmique.
"Avec la bonne quantité de temps et d'énergie, ce moteur pourrait atteindre 99 % de la vitesse de la lumière dans l'espace", explique Burns.
Un moteur électromagnétique avec propulseurs, mais sans propulseur
À la fin des années 70, Robert Cook, un inventeur américain, a breveté la conception d'un moteur capable de convertir la force centrifuge en mouvement linéaire.
Trente ans plus tard, au début des années 30, l'inventeur anglais Roger Shawyer proposait le moteur EM, capable selon lui de convertir les micro-ondes en poussée.
En janvier 2017, un moteur magnétique développé dans le laboratoire Eagleworks de la NASA semble avoir atteint la cible, mais des tests plus détaillés ont révélé une erreur de conception dans ces moteurs à propulsion magnétique. Phénomène également connu sous le nom de « comment faire fondre un moteur ».
Aucun des deux concepts n'a encore été testé avec succès: tous deux sont jugés impossibles pour leur violation d'une loi fondamentale de la physique, la loi de conservation du moment cinétique.
Martin Tajmar de l'Université de Technologie de Dresde en Allemagne a testé (sans succès) l'EM Drive et pense que le moteur hélicoïdal aura probablement les mêmes problèmes.
« À mon avis, aucun système de propulsion inertielle ne fonctionnera jamais dans des environnements spatiaux », dit-il.
Le principe de ce moteur impossible respecte la relativité restreinte, ce qui le rend spécial, mais « malheureusement il y a toujours un mécanisme action-réaction à considérer ».
Burns a travaillé seul et admet que le modèle de moteur est plutôt inefficace. Cependant, il est sans préjudice du principe et estime qu'il existe un potentiel d'amélioration.
"Je connais les risques associés à la présentation de technologies telles que la fusion froide ou EM Drive", dé. "Je sais que ma réputation sera discutée, mais il faut prendre des risques si l'on veut inventer quelque chose de nouveau".
L’impression est celle d’être confronté à des idées très intéressantes issues d’un projet extrêmement embryonnaire. Toutes les idées sont présentes, mais l'ensemble paraît prématuré.
