Impression d’artiste du système de propulsion à statoréacteur. Crédit : NASA
Depuis les années 1960, on spécule sur une hypothétique méthode de propulsion pour les voyages spatiaux interstellaires. Les calculs de la TU Wien (Vienne) le montrent : cela restera de la science-fiction.
Dans les histoires de science-fiction sur le contact avec des civilisations extraterrestres, il y a un problème : quel type de système de propulsion pourrait permettre de franchir les énormes distances entre les étoiles ? Ce n’est pas possible avec des fusées ordinaires comme celles utilisées pour se rendre sur la lune ou sur la Lune. Mars. De nombreuses idées plus ou moins spéculatives ont été avancées à ce sujet – l’une d’entre elles est le “collecteur Bussard” ou “propulsion par statoréacteur”. Elle consiste à capturer des protons dans l’espace interstellaire puis à les utiliser pour un réacteur à fusion nucléaire.
Peter Schattschneider, physicien et auteur de science-fiction, a maintenant analysé ce concept plus en détail avec son collègue américain Albert Jackson. Le résultat est malheureusement décevant pour les amateurs de voyages interstellaires : il ne peut pas fonctionner comme Robert Bussard, l’inventeur de ce système de propulsion, l’avait imaginé en 1960. L’analyse vient d’être publiée dans la revue scientifique Acta Astronautica.
La machine à collecter l’hydrogène
“L’idée vaut vraiment la peine d’être étudiée”, déclare le professeur Peter Schattschneider. “Dans l’espace interstellaire, il y a du gaz très dilué, principalement de l’hydrogène – environ un… atome par centimètre cube. Si l’on recueillait cet hydrogène devant le vaisseau spatial, comme dans un entonnoir magnétique, à l’aide d’énormes champs magnétiques, on pourrait l’utiliser pour faire fonctionner un réacteur à fusion et accélérer le vaisseau spatial.” En 1960, Robert Bussard a publié un article scientifique à ce sujet. Neuf ans plus tard, un tel champ magnétique était décrit théoriquement pour la première fois. “Depuis lors, l’idée n’a pas seulement enthousiasmé les fans de science-fiction, mais a également suscité un grand intérêt dans la communauté technique et scientifique de l’astronautique”, explique Peter Schattschneider.
Peter Schattschneider et Albert Jackson ont examiné de plus près les équations, un demi-siècle plus tard. Un logiciel développé à la TU Wien dans le cadre d’un projet de recherche sur le calcul des champs électromagnétiques en microscopie électronique s’est avéré extrêmement utile : les physiciens ont pu l’utiliser pour montrer que le principe de base du piégeage des particules magnétiques fonctionne réellement. Les particules peuvent être collectées dans le champ magnétique proposé et guidées vers un réacteur de fusion. De cette manière, une accélération considérable peut être obtenue – jusqu’à des vitesses relativistes.
Des dimensions gigantesques
Cependant, lorsque l’on calcule la taille de l’entonnoir magnétique, les espoirs d’une visite chez nos voisins galactiques s’évanouissent rapidement. Pour atteindre une poussée de 10 millions de newtons – soit l’équivalent de deux fois la propulsion principale de la navette spatiale – l’entonnoir devrait avoir un diamètre de près de 4000 kilomètres. Une civilisation techniquement avancée pourrait être capable de construire quelque chose de ce genre, mais le vrai problème est la longueur nécessaire des champs magnétiques : L’entonnoir devrait avoir une longueur d’environ 150 millions de kilomètres – c’est la distance entre le soleil et la terre.
Ainsi, après un demi-siècle d’espoir de voyage interstellaire dans un avenir lointain, il est maintenant évident que la propulsion par statoréacteur, bien qu’étant une idée intéressante, ne fera pas partie de la science-fiction. Si nous voulons un jour rendre visite à nos voisins cosmiques, nous devrons trouver autre chose.
Référence : “The Fishback ramjet revisited” par Peter Schattschneider et Albert A. Jackson, 15 novembre 2021, Acta Astronautica.
DOI: 10.1016/j.actaastro.2021.10.039
