Un battement imperceptible, une oscillation minuscule mais révolutionnaire : al Caltech une membrane très fine vibrait sous la pression d'un laser. Cela peut sembler être une simple expérience de physique, mais derrière cette danse de lumière se cache une découverte extraordinaire. C'est un pas en avant dans la propulsion photonique, le principe qui pourrait permettre aux sondes spatiales d'atteindre d'autres étoiles sans carburant, propulsées uniquement par la pression de la lumière.
Qu’est-ce que la propulsion photonique et pourquoi est-elle importante ?
La propulsion photonique utilise la pression exercée par la lumière sur une surface réfléchissante. Même si les photons n’ont pas de masse, ils transfèrent une très petite quantité de mouvement lorsqu’ils frappent un objet. Si vous concentrez un flux de photons sur une voile ultralégère, elle peut accélérer dans l’espace sans avoir besoin de carburant.
L'idée n'est pas nouvelle : les voiles solaires, qui utilisent la lumière du soleil pour se propulser, ont déjà été testées avec succès, comme dans le cas du Voile de lumière 2, lancé en 2019 par la Planetary Society. Cependant, pour les voyages interstellaires, la lumière du soleil ne suffit pas. C'est ici que le laser haute puissance, ce qui pourrait pousser les sondes à des vitesses jamais atteintes auparavant.
L'expérience Caltech : un trampoline-voile de lumière
L'équipe du California Institute of Technology testé une voile microscopique en nitrure de silicium, un matériau extrêmement léger et résistant. L'étude, publiée dans Nature Photonics (je mets le lien ici), décrit un dispositif carré de seulement 40 micromètres de chaque côté et 50 nanomètres d'épaisseur:moins qu'un cheveu humain.
L’expérience avait un objectif principal : mesurer avec précision la force exercée par la lumière laser sur une voile ultralégère. Pour ce faire, les chercheurs ont suspendu la voile avec des ressorts microscopiques et ont dirigé un faisceau laser sur sa surface. L’effet observé était une vibration semblable à celle d’un plongeoir. En analysant ces mouvements, l’équipe a ensuite pu calculer la poussée générée par le laser.
Pourquoi est-ce un pas en avant ?
Jusqu’à présent, la propulsion par photons a été étudiée principalement en théorie ou au moyen d’expériences à grande échelle, comme les voiles solaires. Ce test à la place :
- Démontre la faisabilité de voiles extrêmement fines et légères pour les voyages dans l’espace ;
- Offre une mesure directe de la poussée laser, utile pour de futures applications pratiques ;
- Confirme que des matériaux tels que le nitrure de silicium peuvent résister au rayonnement laser sans se déformer ni se détériorer.
Cette recherche ouvre la voie à la conception de sondes spatiales très petite masse, capable d’atteindre des vitesses extraordinaires grâce aux faisceaux laser.
Vers les étoiles : Breakthrough Starshot et le rêve d'Alpha Centauri
Le projet le plus ambitieux axé sur la propulsion photonique est Percée Starshot, lancé en 2016 par Stephen Hawking et le milliardaire Yuri Milner. L’objectif est d’envoyer des microsondes vers Alpha Centauri, le système stellaire le plus proche de la Terre, à environ À 4,37 années-lumière.
Comme, comment? Avec un Laser terrestre de 100 gigawatts, qui pousserait une voile pesant quelques grammes jusqu'à la 20% de la vitesse de la lumière. À cette vitesse, une microsonde prendrait juste 20 ans pour atteindre Alpha du Centaure, au lieu des milliers d'années nécessaires avec la technologie actuelle.
L’expérience du Caltech est essentielle car elle permet de combler l’une des lacunes majeures du projet : comprendre comment les voiles réagissent au rayonnement laser. Il reste de nombreux défis à relever, notamment :
- Stabilité de la voile : Il faut maintenir le cap sans déviations.
- Résistance aux dommages : L’intensité du laser ne doit pas le détruire.
- Précision du laser : Il faut qu'elle soit dirigée sur d'énormes distances sans dispersion.
Et maintenant ? L'avenir de la propulsion photonique
Les prochaines étapes de la recherche comprennent le développement de matériaux avancés, capable d'absorber moins de chaleur et de maintenir la stabilité structurelle sous la poussée laser. De plus, il sera nécessaire d’améliorer les techniques de correction automatique de la voile, afin qu'il puisse rester aligné avec le faisceau laser pour les longs voyages interstellaires.
Si ces obstacles sont surmontés, nous pourrions assister au lancement des premières sondes d’ici quelques décennies. en dehors du système solaire, transformant l'exploration interstellaire du rêve à la réalité.
L’expérience du Caltech montre qu’une première étape a été franchie. La lumière pourrait véritablement devenir le carburant du futur pour des voyages spatiaux sans limites.
