De minuscules sondes pourraient naviguer vers des planètes extérieures à l’aide de lasers de faible puissance


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  • Les voyages dans l’espace peuvent être atrocement lents : par exemple, la sonde New Horizons a mis près de 10 ans pour atteindre Pluton. Voyager vers Proxima Centauri b, la planète habitable la plus proche de la Terre, nécessiterait des milliers d’années, même avec les plus grosses fusées. Maintenant, les chercheurs calculent dans ACS’ Nano-lettres que des lasers de faible puissance sur Terre pourraient lancer et manœuvrer de petites sondes équipées de voiles de silicium ou de nitrure de bore, les propulsant à des vitesses beaucoup plus rapides que les moteurs de fusée.

    Au lieu d’attraper le vent, comme les voiles des bateaux, les « voiles laser » capteraient les faisceaux laser et pourraient, en principe, pousser les engins spatiaux à une vitesse proche de la lumière. Les scientifiques travaillent sur ce concept depuis un certain temps. Par exemple, un projet financé par des fonds privés appelé l’initiative Breakthrough Starshot vise à envoyer une petite sonde à voile pesant environ un gramme à Proxima Centauri b avec un vol ne prenant que 20 ans. Il serait propulsé à 20% de la vitesse de la lumière par un réseau laser de 100 GW d’un kilomètre carré. Ho-Ting Tung et Artur Davoyan se sont demandé si des réseaux laser beaucoup plus faibles et plus petits pourraient être utilisés dans des applications où des fusées électriques et chimiques conventionnelles sont désormais utilisées. Les lasers pourraient un jour être en mesure d’ajuster l’orbite des satellites après leur lancement ou de propulser de minuscules sondes naviguées lors de missions interplanétaires ou interstellaires, sans nécessiter de grandes quantités de carburant.

    Les chercheurs ont effectué des calculs pour montrer que même des lasers d’une puissance d’environ 100 kW et d’une taille de réseau d’environ un mètre pouvaient alimenter une sonde de 1 gramme à des vitesses dépassant de loin le record actuel, avec seulement quelques minutes à quelques heures d’éclairage laser. Selon leurs calculs, les lasers pourraient manœuvrer de petites sondes entre différentes orbites terrestres en une seule journée, ce qui n’est pas possible avec les fusées électriques et chimiques actuelles. L’équipe a déterminé que les meilleurs matériaux pour les voiles laser, qui permettaient une réflectivité élevée et un refroidissement rapide, étaient le nitrure de silicium et le nitrure de bore structurés à l’échelle nanométrique.

    Enfin, les chercheurs ont calculé que ces minuscules sondes propulsées par laser pouvaient voyager assez vite pour s’échapper du système solaire, atteignant des vitesses 5 fois plus élevées que la sonde New Horizons. Ces prototypes de vaisseaux spatiaux à voile, pilotés par des lasers de faible puissance, pourraient ouvrir la voie à une exploration spatiale rapide et à un futur vol interstellaire, selon les chercheurs.

    Les auteurs reconnaissent le financement de la NASA, de l’Air Force Office of Scientific Research, de l’UCLA et de la Hellman Society of Fellows.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Société américaine de chimie. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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