Coup de frein à main sur Alpha Centauri

En avril 2016, le milliardaire russe Yuri Milner avait annoncé Breakthrough Starshot Initiative qui veut envoyer des sondes miniatures vers Alpha Centauri à 20 % de la vitesse de la lumière. C’est bien d’atteindre cette vitesse, mais comment ralentir quand on arrive là bas ? Des scientifiques proposent d’utiliser les étoiles dans le système Alpha Centauri comme un gigantesque frein céleste, mais cela nécessite d’être moins ambitieux sur la mission en réduisant la vitesse à 4,6 % de celle de la lumière.


En avril 2016, le milliardaire russe Yuri Milner avait annoncé Breakthrough Starshot Initiative qui veut envoyer des sondes miniatures vers Alpha Centauri à 20 % de la vitesse de la lumière. C'est bien d'atteindre cette vitesse, mais comment ralentir quand on arrive là bas ? Des scientifiques proposent d'utiliser les étoiles dans le système Alpha Centauri comme un gigantesque frein céleste, mais cela nécessite d'être moins ambitieux sur la mission en réduisant la vitesse à 4,6 % de celle de la lumière.
Crédit : Planetary Habitability Laboratory, Univesity of Puerto Rico at Arecibo

Renée Heller du Max Planck Institute for Solar System Research et son collègue Michael Hippke proposent d’utiliser la radiation et la gravitation des étoiles d’ pour ralentir les sondes miniatures.1 On pourrait même les diriger vers la naine rouge et qui est son exoplanète similaire à la Terre.

Breakthrough Starshot Initiative se base sur des hypothèses plausibles, mais qui ne sont pas encore à notre portée. Les sondes miniatures seraient alimentées par d’immenses voiles solaires et de gigantesques lasers. On sait fabriquer des lasers et des voiles solaires, mais pas de cette dimension. Mais même si on arrive à accélérer ces sondes à 20 % de la vitesse de lumière, si on ne les ralentit pas, alors ces sondes vont survoler le système Alpha Centauri en quelques secondes.

La solution est de redéployer la voile de la sonde pour qu’elle soit ralentie par la radiation des étoiles dans le système Alpha Centauri. René Heller est un astrophysicien qui travaille sur la mission PLATO qui est un observatoire spatial dédié aux exoplanètes similaires à la Terre qui orbiteraient à côté d’étoiles proches. Avec Michael Hippke, il a réussi à créer des modèles informatiques sur comment ralentir ces sondes.

Leurs calculs se basent sur une sonde avec un poids inférieur à 100 grammes qui est monté sur une voile solaire de 100 000 mètres carrés. Pendant l’approche sur Alpha Centauri, la force de freinage va augmenter et elle sera proportionnelle au ralentissement de la sonde. Et on peut inverser le processus pour propulser la sonde du système solaire en utilisant le soleil comme un canon à photons.

La sonde devra s’approcher de l’étoile Alpha Centauri A à une distance de 4 millions de kilomètres à une vitesse de 13 800 km par seconde, soit 4,6 % de la vitesse de la lumière. Si la vitesse est plus grande, alors la sonde va dépasser l’étoile. Pendant sa rencontre stellaire, la sonde ne sera pas seulement repoussée par la radiation stellaire, mais elle sera aussi attirée par son champ gravitationnel. Cet effet détournera la sonde autour de l’étoile. Ce type de manoeuvre a déjà été effectué par les sondes dans notre système solaire. Cependant, le sacrifice est grand, car on doit balancer la sonde à uniquement 4,6 % de la vitesse de la lumière au lieu de 20 % et cela implique que la sonde va atteindre Alpha Centauri en 100 ans. À l’échelle astronomique, ce n’est rien, mais Starshot veut atteindre l’étoile en 20 ans.

Mais cette nouvelle approche donne plus de marges si on arrive à atteindre le système. Alpha Centauri est un système composé de 3 étoiles. Les deux étoiles A et B possèdent une orbite respective relativement proche tandis que la troisième étoile, Proxima Centauri, se trouve à 0,22 année-lumières, soit 12 500 fois la distance entre le Soleil et la Terre.

On peut configurer la voile pour que la pression stellaire de l’étoile A freine et détourne la sonde vers Alpha Centauri B qu’elle pourrait atteindre en quelques jours. On devra encore ralentir la voile pour catapulter la sonde vers Proxima Centauri qu’elle atteindrait dans 46 ans, soit 140 ans après son lancement depuis la Terre. Si la mission voit le jour, alors ce seront nos arrière-petits-enfants qui verront si elle est un succès ou non. Mais le potentiel est énorme. Starshot veut aller très vite, mais cette nouvelle approche nous permet d’explorer les 3 étoiles, mais surtout la planète Proxima B qui semble être très similaire à la Terre. On perd du temps, mais on gagne beaucoup au change.

De plus, les deux chercheurs estiment qu’on n’a même pas besoin de lasers géants depuis la Terre pour propulser la Terre. Si on se base sur une vitesse de 4,6 % de celle de la lumière, alors on peut directement utiliser la radiation du soleil. Pour de nombreux chercheurs, Starshot est un rêve de science-fiction, mais en lançant ce type d’initiative, on voit que d’autres chercheurs proposent des scénarios plus réalistes.

Même si cela reste une étude mathématique et des simulations informatiques, le matériel pour la voile est déjà développé dans les laboratoires. On pourrait utiliser le graphène pour la voile et on pourrait utiliser un revêtement très solide pour supporter les conditions de l’espace et la chaleur du système Alpha Centauri. Les systèmes électroniques et optiques devront être miniaturisés à l’extrême, mais on peut le faire avec la technologie actuelle. La communication pourrait se faire via des lasers. Mais en dépit de la vitesse atteinte, la distance sera toujours le plus grand obstacle. Le système Alpha Centauri se trouve à 4,3 années-lumières et cela signifie qu’une communication mettra 4 ans à nous parvenir et si on doit envoyer une nouvelle commande, alors on devra attendre 4 ans de plus. C’est compliqué, mais pas impossible.

Sources

1.
René H, Michael H. Deceleration of high-velocity interstellar photon sails into bound orbits at α Centauri. arXiv. https://arxiv.org/abs/1701.08803. Accessed February 2, 2017.
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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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