Comment un faisceau de boulettes pourrait faire exploser une sonde dans l’espace lointain

Cela dit, il s’attend à ce que la réalisation de ce projet futuriste prenne plus d’un demi-siècle. Il pose quelques défis ambitieux en matière de physique et d’ingénierie, notamment le développement d’un laser aussi massif, la construction d’une voile lumineuse capable de supporter une telle puissance sans se désintégrer, et la conception d’un minuscule vaisseau spatial et d’un instrument permettant de communiquer avec la Terre. M. Worden souligne qu’il existe également un défi économique : déterminer si toutes les pièces peuvent être assemblées pour un “montant abordable”. Bien que le financement initial soit de 100 millions de dollars, l’objectif est de parvenir à un prix total d’environ 10 milliards de dollars, ce qui correspond à ce qu’a coûté la construction du télescope spatial James Webb ou à quelques milliards de plus que le Grand collisionneur de hadrons. “Nous sommes prudemment optimistes”, déclare-t-il.

Davoyan a donc décidé d’explorer une option intermédiaire. Son projet impliquerait un laser plus petit (quelques mètres de diamètre) et une distance d’accélération plus courte. S’il réussit, il pense que le concept de son équipe pourrait alimenter les sondes de l’espace lointain dans moins de 20 ans.

Worden estime que de telles idées valent la peine d’être testées. “Je pense que le concept de l’UCLA et d’autres dont j’ai connaissance ont vraiment été stimulés par le fait que nous avons commencé à pousser l’idée que les horizons humains devraient inclure les systèmes stellaires proches”, explique M. Worden, qui a été directeur du centre de recherche Ames de la NASA. Il cite en exemple les recherches menées au Limitless Space Institute de Houston et à la startup Helicity Space de la Bay Area.

Les chercheurs ont également envisagé d’autres types de systèmes de propulsion avancés pour l’espace lointain. Il s’agit notamment de la propulsion nucléaire électrique et d’un moteur-fusée nucléaire thermique. La propulsion nucléaire électrique impliquerait un réacteur à fission léger et un générateur thermoélectrique efficace pour convertir l’énergie électrique, tandis que le concept de fusée nucléaire thermique implique de pomper de l’hydrogène dans un réacteur, créant ainsi l’énergie thermique nécessaire à la poussée d’un véhicule.

Les avantages de tout type de système nucléaire sont qu’ils peuvent continuer à fonctionner de manière relativement efficace loin du soleil – où les engins alimentés par l’énergie solaire recueilleraient moins d’énergie – et atteindre des vitesses beaucoup plus élevées que les fusées chimiques actuelles de la NASA et de SpaceX. “Nous sommes arrivés au point où les systèmes chimiques ont atteint leur maximum de performance et d’efficacité”, explique Anthony Calomino, responsable de la gestion de la technologie nucléaire spatiale de la NASA. “La propulsion nucléaire offre la prochaine ère de capacités pour les voyages dans l’espace lointain.

Cette technologie a également des applications plus proches de nous. Par exemple, un voyage vers Mars prend actuellement environ neuf mois. En réduisant considérablement la durée du vol, ce type d’engin rendrait les voyages spatiaux plus sûrs en limitant l’exposition des membres de l’équipage aux radiations cancérigènes de l’espace.

Calomino dirige la participation de la NASA à un programme nucléaire thermique appelé Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, ou Draco, une collaboration annoncée en janvier entre l’agence spatiale et Darpa, l’organisme de recherche avancée du Pentagone. Un réacteur nucléaire thermique ne serait pas si différent d’un réacteur au sol ou d’un sous-marin nucléaire, mais il devrait fonctionner à des températures plus élevées, comme 2 500 degrés C. Une fusée nucléaire thermique peut atteindre une poussée élevée de manière efficace, ce qui signifie que moins de carburant doit être transporté à bord, ce qui se traduit par des coûts moindres ou plus d’espace pour les instruments scientifiques. “Cela augmente la masse disponible pour la charge utile, permettant ainsi aux systèmes NTR de transporter des cargaisons de plus grande taille dans l’espace ou des cargaisons de même taille plus loin dans l’espace dans des délais raisonnables”, a écrit Tabitha Dodson, responsable du programme Draco à la Darpa, par courrier électronique. L’équipe prévoit de faire une démonstration du concept dans le courant de la décennie.

Davoyan et ses collègues disposent de la majeure partie de l’année pour démontrer à la NASA et à d’autres partenaires potentiels que leur système de propulsion pourrait être viable. Ils expérimentent actuellement différents matériaux pour les pastilles et apprennent à les pousser avec des faisceaux laser. Ils étudient comment concevoir un engin spatial de manière à ce que le faisceau de pastilles lui transmette le plus efficacement possible son élan et à ce qu’il pousse l’engin spatial sans le chauffer. Enfin, ils étudient les trajectoires possibles vers Uranus, Neptune ou d’autres cibles du système solaire.

S’ils obtiennent le feu vert de l’agence, ils recevront 600 000 dollars et deux années supplémentaires pour étudier leur concept. Cela ne suffira pas pour une démonstration à grande échelle, souligne M. Davoyan. En effet, tester un prototype dans l’espace coûterait des dizaines de millions et viendrait après. La recherche et le développement prennent du temps. La course à l’ultra-rapidité commence par la lenteur.

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