La fragilité extrême des sondes interstellaires vers Alpha Centauri

par Houssen Moshinaly · 25 août 2016

Même une petite collision peut être fatale quand vous voyagez à 20 % de la vitesse de la lumière. Et des chercheurs de l’initiative Breakthrough Starshot nous apprennent les dangers extrêmes des collisions infimes.

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L’initiative Breakthrough Starshot est un plan ambitieux pour envoyer des sondes vers l’étoile Alpha Centauri. Ces sondes pèsent seulement quelques grammes et l’objectif est d’atteindre Alpha Centauri en 20 ans. Farfelue à première vue, cette initiative va susciter de l’intérêt maintenant qu’on a découvert une planète similaire à la Terre orbitant autour de Proxima Centauri.

Quand le milliardaire Yuri Milner a annoncé le projet Breakthrough Starshot en début d’année, il avait déclaré que son équipe de chercheurs avait identifié 20 défis à surmonter pour espérer réussir la mission. Il a mis 100 millions de dollars dans la recherche, mais il faudra un budget équivalent à la construction du Grand Collisionneur de Hadron pour que le projet se concrétise. Désormais, Avi Loeb, de l’université d’Harvard et qui dirige l’équipe scientifique de Milner, a complété la première étude du projet. La mesure des effets des collisions de la poussière et du gaz sur les vaisseaux.

Sommaire

1 Une pichenette = une énergie gigantesque
2 Collision frontale

Une pichenette = une énergie gigantesque

Normalement, un grain de poussière rebondirait sans aucun dommage sur le vaisseau même si des micrométéorites ont déjà endommagé des télescopes et la Station spatiale internationale. Mais les vaisseaux de Breakthrough Starshot doivent se déplacer à une vitesse de 20 % de celle de la lumière signifie que même une pichenette va dégager une énergie massive.

Les sondes, appelées Wafersats, puisque ce sont de simples circuits imprimés, seront composées de graphite et de quartz. L’équipe a étudié les impacts sur ces matériaux. Ils ont découvert que la poussière interstellaire va frapper les sondes comme une collection d’atomes lourds plutôt que des particules individuelles. Le résultat est que les atomes de ce grain de poussière vont bombarder la surface, la chauffant et en provoquant des cratères.

La poussière est plus destructrice que le gaz, mais le risque de dommage est bien présent pour les deux éléments. La sonde sera détruite si elle percute un grain de poussière d’une dimension d’un centième de millimètre. Les observations astronomiques suggèrent que la plupart des grains stellaires sont plus petits. Mais cela montre que ce voyage risque d’être assez chaotique. Dépendant du type de vaisseau, ce dernier pourrait subir une érosion de 30 % lorsqu’il atteindra Alpha Centauri.

Collision frontale

Les Wafersats sont conçus pour être longs et fins pour réduire les risques de collision frontale et ils ne pèseront pas plus d’un gramme. Mais ils contiendront les équipements pour étudier Alpha Centauri ainsi que pour communiquer avec la Terre. L’équipe de Loeb suggère qu’on pourrait ajouter quelques millimètres de graphite à l’avant de la sonde pour créer un parechoc.

Mais la sonde n’est pas le seul problème. Dans la première phase de la mission, les Wafersats seront équipés avec une voile solaire, une surface conçue pour absorber des lasers puissants basés sur Terre afin d’avoir la poussée initiale. Ces voiles devront être repliées pour le reste du voyage selon Loeb. Mais de telles protections augmentent le poids ce qui augmente l’énergie initiale nécessaire. C’est un cercle vicieux selon Loeb.

Ian Crawford à l’université de Londres est un optimiste. L’érosion à une telle vitesse sera un énorme problème. Je ne pense pas que ces sondes atteindront Alpha Centauri, mais ce n’est pas important. On apprendra des tonnes de choses sur l’espace interstellaire afin de construire de meilleurs vaisseaux. Mais pour Paulo Lozano du MIT, ce ne sera pas un problème majeur, mais c’est juste que cela va être plus compliqué. Des études de ce genre permettent de considérer sérieusement le projet Breakthrough Starshot, car certains scientifiques le prenaient pour une lubie d’un milliardaire. Cela prouve qu’ils font attention à tous les détails. Loeb confirme en étant un peu vexé : Seule la validité scientifique peut nous aider à réussir ce projet. Si on tente de considérer l’aspect rêveur du projet sans étudier la réalité, alors cette dernière va vous revenir en pleine tronche. Il est crucial d’identifier la moindre difficulté et de trouver la solution.

Source : arXiv