Une nouvelle étude révèle que des vaisseaux spatiaux constitués de bulles de mousse de carbone pourront passer de la Terre à Alpha Centauri en « seulement » 185 ans, propulsés uniquement par l'énergie du soleil.
Un essaim de ces sondes en mousse de carbone (aérographe pour être précis) pourrait accélérer le voyage interstellaire ou aider à découvrir et à étudier le mystérieux Planète X de notre système solaire, s'il existe.
Les fusées conventionnelles entraînées par des réactions chimiques sont actuellement la principale forme de propulsion spatiale. Cependant, ils sont loin d’être aussi efficaces que d’atteindre une autre étoile au cours d’une vie humaine.
Par exemple, Alpha Centauri, le système stellaire le plus proche de la Terre, se trouve à environ 4,37 années-lumière, soit plus de 25,6 billions de milles (41,2 billions de kilomètres), soit environ 276.000 1 fois la distance de la Terre au soleil. La sonde spatiale Voyager 1977 de la NASA, lancée en 2012 et dans l'espace interstellaire depuis XNUMX, il faudrait environ 75.000 ans pour atteindre Alpha Centauri si la sonde pointait dans la bonne direction (ce qu'elle N'EST PAS).
Le problème? C'est le propulseur
Tous les propulseurs conventionnels des engins spatiaux utilisent un propulseur. Les longs voyages interstellaires nécessitent beaucoup de propulseur, ce qui rend le vaisseau spatial lourd (et nécessite donc plus de propulseur, et ainsi de suite en boucle). Bref, un problème qui s’aggrave de façon exponentielle à mesure que la taille augmente.
Voyageant léger
Des recherches antérieures ont donc suggéré que la « voile légère » pourrait être l’une des rares méthodes techniquement réalisables pour amener une sonde vers une autre étoile au cours d’une vie humaine.
Bien que la lumière n’applique pas beaucoup de pression, les scientifiques ont déterminé que le peu qu’elle exerce pourrait avoir un effet majeur. En effet, de nombreuses expériences ont montré que les « voiles solaires » peuvent s’appuyer sur la lumière du soleil pour se propulser, à condition d’avoir un miroir suffisamment grand et un vaisseau spatial suffisamment léger.
Breakthrough Starshot: ci-dessous avec des papillons de l'espace
L'initiative Percée Starshot Le projet de 100 millions de dollars, annoncé en 2016, vise à lancer des essaims de vaisseaux spatiaux de la taille d'une micropuce vers Alpha Centauri, chacun doté de voiles extraordinairement fines et incroyablement réfléchissantes. Le plan prévoit que ces petits « papillons spatiaux » voleront jusqu’à 20 % de la vitesse de la lumière, pour atteindre Alpha Centauri dans environ 20 ans.
L’un des inconvénients du projet Starshot est qu’il nécessite le réseau laser le plus puissant jamais construit pour pousser les engins vers l’extérieur. Non seulement la technologie permettant de construire ce réseau n’existe pas actuellement, mais le coût total estimé du projet visant à accélérer les voyages interstellaires pourrait se situer entre 5 et 10 milliards de dollars.
L'alternative : les bulles de mousse de carbone
Dans la nouvelle étude, les astrophysiciens ont suggéré qu’une option moins chère pourrait inclure des « bulles » spéciales faites de mousse de carbone.
Les chercheurs ont découvert que les sondes faites de ce matériau pouvaient accélérer le voyage interstellaire que n'importe quelle fusée, alimentée uniquement par la lumière du soleil, sans avoir besoin d'un laser géant.
Pour développer un moyen permettant à la lumière du soleil de propulser une voile légère à des vitesses interstellaires utiles, les chercheurs ont analysé des recherches scientifiques antérieures à la recherche de matériaux solides et légers.
Ils ont opté pour l'airgraphite, une mousse de carbone 15.000 XNUMX fois plus légère que l'aluminium.
Les merveilles de l'aérographe
Les scientifiques ont calculé qu'une sphère creuse d'aérographite d'environ 1 mètre de diamètre avec une coque de 1 micron d'épaisseur (environ 1 pour cent de la largeur d'un cheveu humain moyen) ne pèserait que cinq millionièmes de livre (2,3 milligrammes).
Si une telle sphère avec 0,035 once (1 gramme) de charge utile était libérée à environ une unité astronomique (UA) du soleil, la lumière du soleil la pousserait à des vitesses allant jusqu'à environ 114.000 183.600 mph (1 XNUMX kilomètres par heure), soit trois fois celle du Voyager. XNUMX.
(Une UA est la distance moyenne Terre-Soleil, qui est d'environ 93 millions de miles ou 150 millions de km.)
Une telle sphère ne mettrait que 3,9 ans pour atteindre l’orbite de Pluton.
Si une telle sphère était libérée à environ 0,04 unité astronomique du soleil (plus proche que la sonde solaire Parker de la NASA), la lumière du soleil plus intense accélérerait le vaisseau spatial à près de 15,4 millions de mph (24,8 millions de kilomètres par heure). ).
Il pourrait parcourir la distance de 4,2 années-lumière entre la Terre et Proxima Centauri, l'étoile la plus proche de notre système solaire, en 185 ans.
Voyager « dans une bulle » parmi les étoiles
Plus la sphère est grande, plus elle peut aller vite ou plus elle peut transporter de charge utile.
Ce que je trouve surprenant dans nos résultats, c'est le fait que la puissance de sortie d'une étoile, dans notre cas le soleil, peut être utilisée pour propulser une sonde interstellaire vers les étoiles les plus proches sans avoir besoin d'une source d'énergie supplémentaire à bord.
René Heller, astrophysicien à l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire à Göttingen, en Allemagne.
Les chercheurs ont suggéré que ces engins spatiaux pourraient potentiellement transporter un laser de 32 watts ne pesant que deux millièmes de livre (1 gramme).
Malgré son poids, ce faisceau laser pourrait aider les chercheurs à détecter les effets gravitationnels. Ce dernier pourrait à son tour aider à révéler la présence de mondes autrement trop sombres et froids pour être détectés, comme l'hypothétique planète X, dit Heller.
Bulles de mousse de carbone: coûts
Les scientifiques ont estimé que le développement d'un prototype de bulles spatiales en mousse de carbone pourrait coûter 1 million de dollars.
Chaque vaisseau spatial en mousse de carbone pourrait alors être construit pour environ 1.000 $ ou moins. Un lancement pour déployer et tester ces bateaux pourrait coûter environ 10 millions de dollars.
Bulles de mousse de carbone: quels risques?
Le plus grand risque avec ce projet maintenant est que personne n'a jamais construit une structure d'aérographe plus grande que quelques pouces. Et nous avons besoin de quelque chose de quelques mètres de long.
Cependant, les chercheurs sont en contact avec des expérimentateurs qui suggèrent que la création de telles grandes structures est en principe possible.
Un autre problème non négligeable est celui de la gestion. Il n’existe actuellement aucun moyen de contrôler la trajectoire des bulles une fois déployées.
Livraison martienne
Si l’électronique et les équipements embarqués pouvaient permettre des manœuvres actives, « il serait possible de transporter de petites masses (1 à 100 grammes) entre la Terre et Mars en quelques semaines », explique Heller. Les habitants de la Colonie ils pourraient obtenir cette belle coque de téléphone commandée sur Amazon Mars
Les chercheurs mènent actuellement des expériences pour tester dans quelle mesure l’aérographite absorbe et réfléchit la lumière. Ils ont détaillé leurs conclusions en ligne le mois dernier dans le magazine Astronomy & Astrophysics.
À l'avenir, en bref, les fusées conventionnelles transporteront des bulles de mousse de carbone dans l'espace. Et la lumière du soleil les propulsera parmi les étoiles.
