Avec « Cosmos Nouveaux Mondes », la nouvelle série de National Geographic, discutons du futur de la propulsion spatiale 14/05/2020 |  8 minutes

« Cosmos » est une série bien connue et bien aimée des fans de spatial. Créée en 1980 par l’astronome américain Carl Sagan pour vulgariser l’astronomie auprès du grand public, la série a été dépoussiérée par l’astrophysicien Neil DeGrasse Tyson en 2014. Cette année, un troisième opus, « Cosmos Nouveaux Mondes » narre de manière spectaculaire l’histoire de la connaissance et de l’humanité.

Mêlant science et animations 3D pour se projeter dans les progrès futurs de l’humanité, on y découvre notamment trois concepts de propulsion que nous avons soumis au regard critique des ingénieurs d’ArianeGroup.

« Cosmos Nouveaux Mondes » présente d’abord des nano-vaisseaux à propulsion laser. Ceux-ci seraient capables d’atteindre 20% de la vitesse de la lumière. Pour vous donner une idée, il faudrait seulement quatre jours pour que de tels vaisseaux rattrapent la sonde Voyager 1 de la NASA lancée en 1977 et qui est à présent à 22 millions de kilomètres de la Terre.

Pour acquérir de la vitesse dans l’espace, il faut trouver un moyen de générer une poussée sur son vaisseau. N’importe quelle solution où l’énergie qui permet de propulser le vaisseau vient de l’extérieur est une bonne opération car on peut faire un vaisseau plus léger. On peut donc très bien imaginer pousser des vaisseaux très légers simplement grâce à l’action des photons via un laser.

L’avantage du laser terrestre, c’est qu’il peut concentrer beaucoup d’énergie dans un faisceau qui ne se diffuse pas trop sur une longue distance. Un écueil cependant : comment viser de petits vaisseaux précisément et ce à plusieurs milliers de km ?

Cependant pour atteindre l’étoile la plus proche de notre système, Proxima du Centaure, située à 4,2 années-lumière, ces vaisseaux sont encore trop lents. « Cosmos » s’inspire alors des premiers explorateurs sur Terre pour imaginer des voiles solaires qui réduirait le voyage à une vingtaine d’années. Un concept déjà expérimenté entre autres par la JAXA (agence spatiale japonaise).

Dans « Cosmos », sont présentées des voiles larges de plusieurs kilomètres, mille fois plus fines que des sacs poubelle. Lorsqu’un photon les touche, il y génère une légère poussée. Dans le vide de l’espace, l’énergie solaire peut vite propulser à une fraction de la vitesse de la lumière. Loin du soleil, les lasers dont nous parlions plus haut pourraient se substituer à cette source d’énergie.

La voile solaire, proche de celle des bateaux qui utilisent le vent est une très bonne idée. En revanche, c’est une propulsion très lente. On peut aussi s’interroger sur la durée de vie de ces voiles, très sensibles aux micro-particules croisées sur la route. L’idée des lasers comme source relais est bonne, à condition que l’énergie ne soit pas trop concentrée au point de « brûler » la voile.

« Cosmos » postule enfin que pour atteindre un système distant de 100 années-lumières, un voyage en voile solaire prendrait plus de 500 ans. Mais si un vaisseau était capable de dépasser la vitesse de la lumière ? Le physicien Miguel Alcubierre, inspiré par la série originale « Star Trek », a conçu mathématiquement un vaisseau qui en serait capable, réduisant ce voyage à une seule année.

L’élégance de la méthode proposée par ce physicien (qui utilise la contraction et expansion de l’espace-temps) est qu’elle respecte les lois de la relativité générale, ne transgresse pas les lois de la physique pour le véhicule mais nécessite l’utilisation de matière à masse négative (dont l’existence n’est pas encore vérifiée expérimentalement).

On sent bien que comme dans le film « Interstellar », si l’on arrive un jour à déformer l’espace-temps, on arrive à voyager rapidement à travers l’univers. Pour le moment, c’est encore de la science-fiction et la physique fondamentale a encore beaucoup de découvertes majeures à faire avant de nous permettre de concevoir ce type de moteur.

Si nous sommes encore loin de pouvoir construire ces vaisseaux, l’objectif de « Cosmos Nouveaux Mondes » reste de nourrir la plus grande qualité humaine et celle de nos ingénieurs : l’imagination. Vous pouvez découvrir les épisodes de « Cosmos Nouveaux Mondes » sur la chaîne National Geographic.