Les percées scientifiques nécessaires au voyage interstellaire

Le système idéal de propulsion interstellaire nous emmènerait vers d’autres étoiles aussi rapidement et confortablement que ce que l’on voit dans les romans de science-fiction. Avant que cela ne devienne une réalité, 3 percées scientifiques sont nécessaires : la découverte d’un moyen nous permettant de dépasser la vitesse de la lumière, la découverte d’un moyen de propulser un véhicule sans carburant, et la découverte d’un moyen d’alimenter de telles machines. Pourquoi ? Parce que l’Espace est immense. Vraiment, vraiment, vraiment immense.

Distances interstellaires en perspective

Vitesse

Le défi le plus évident concerne la vitesse. Notre plus proche voisine, l’étoile Proxima du Centaure, se trouve à 4,2 années-lumière. La lumière du Soleil met un peu plus de 8 minutes à nous arriver (8 minutes-lumière). Il nous faudrait donc un peu plus de 4 ans à la vitesse de la lumière pour y arriver.

La sonde Voyager 1 qui se situe dans l’heliosheath, une région située au-delà du « Termination Shock », file à 56 546 Km/h. A cette vitesse il lui faudrait environ 80 000 ans pour atteindre Proxima du Centaure.

Masse

Un autre défi est de surmonter les limitations des fusées. Les engins spatiaux utilisent des fusées et les fusées utilisent de grandes quantités de carburant. Pour de longs voyages vers les étoiles voisines la quantité de carburant nécessaire serait énorme et son coût prohibitif.

Voici quelques exemples de ce qu’il faudrait pour envoyer une boite de la taille d’une charge utile pour une navette spatiale américaine (charge équivalente à un bus) pour se rendre vers l’étoile la plus proche et permettre 900 ans de voyage.

Si vous utilisez des moteurs chimiques comme ceux du Shuttle, il n’y aurait pas assez de masse dans l’Univers pour fournir suffisamment d’énergie à la fusée.

Les fusées nucléaires devraient avoir une performance de 10 à 20 fois supérieure à celle des moteurs chimiques. Pour une fusée à fission il faudrait des réservoirs d’une taille équivalente à un milliard de supertankers pour vous amener à destination. Pour des fusées à fusion il faudrait 1000 supertankers.

Même si nous envisagions la meilleure performance possible compte tenu des connaissances actuelles, un moteur à ion par exemple ou une fusée à antimatière dont les performances seraient 100 fois meilleures que celles des moteurs des Shuttle, nous aurions besoin d’environ 10 réservoirs de type wagon-citerne pour faire ce voyage. Cela parait correct… mais cela n’inclut pas le carburant nécessaire pour nous permettre de nous arrêter lorsque nous arriverons dans l’autre système solaire, et cela ne nous permet pas d’y arriver en moins de 9 siècles. Si l’on prend en compte ces 2 éléments, on revient à une situation ou l’on a besoin d’un nombre incroyable de réservoirs équivalent à des supertankers.

En conclusion, il nous faudrait une forme de propulsion qui n’utilise pas de carburant. Cela implique la nécessité de trouver un moyen de modifier les forces inertielles ou gravitationnelles ou trouver un moyen d’agir sur la structure même de l’Espace-Temps.

Energie

Le 3e grand défi est l’énergie. Même si nous avions un moyen de transport qui puisse convertir directement l’énergie en mouvement sans carburant, cela nécessiterait beaucoup d’énergie. Envoyer un véhicule de la taille du Shuttle pour un voyage de 50 ans en aller-simple vers l’étoile la plus proche nécessiterait 7×10^19 joules d’énergie. C’est approximativement la même quantité d’énergie que les moteurs du Space Shuttle utiliseraient s’ils fonctionnaient de manière continu pendant la même durée de 50 ans. Pour surmonter cette difficulté nous aurions besoin d’une percée technologique pour tirer partie de l’énergie du vide, une percée dans la physique de production d’énergie, ou une percée où les lois de l’énergie cinétique ne s’appliquent pas.

Source : NASA



3 commentaires sur “Les percées scientifiques nécessaires au voyage interstellaire”

  1. Découvrir un moyen nous permettant de dépasser la vitesse de la lumière n’est pas une percée scientifique nécessaire. C’est une impossibilité scientifique absolument et totalement inimaginable dans l’état actuel des connaissances. Donc il faut faire avec v<c.

    Mais si on atteint une v proche de c, le voyage interstellaire devient possible en un temps très raisonnable… pour les passagers. J'avais écrit une petite nouvelle ( http://drgoulu.com/2004/08/09/acceleration ) montrant que tout l'Univers serait accessible en 10 ans environ en voyageant confortablement sous une accélération de 1 G. Mais vu le temps s'écoulant sur Terre, un tel voyage serait "simple course".

    Reste le problème de l'énergie. Désolé, mais jusqu'à preuve du contraire il n'y a pas d' "énergie du vide", ou du moins pas comme on l'imagine en SF (voir http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_du_vide ). Donc il faut embarquer le carburant. Et le meilleur possible, c'est de l'antimatière parce qu'elle offre E=mc2 avec 100% de rendement. Mais comme vous le dites justement, il en faudrait des quantités titanesques pour atteindre des vitesses relativistes (j'ai voulu ajouter ce calcul à ma feuille Excel pour "accélération", mais ça fait "overflow error" à plus de 10^100 kg…)

    Donc le voyage interstellaire sera simple course, et à vitesse "faible", disons 0.1 c pour fixer les idées. Les "percées scientifiques nécessaires" sont donc à mon avis plus à chercher dans le domaine de l'hibernation ou congélation de l'équipage, la construction de vaisseaux capables de naviguer dans l'espace pendant des siècles voire des millénaires, et la sociologie des équipages qui quitteront la Terre sans espoir de retour.

    Tous ces points sont abordés dans le projet "Arche de Gilgamesh" (http://space-nation.org/ ). Lisez en particulier le très complet article culte http://space-nation.org/index.php?title=Arche_interstellaire_(article)

  2. Merci pour votre commentaire

    Cet article se base sur un texte de la NASA. Concernant l’énergie du vide, la phrase traduite est celle-ci : « we need either a breakthrough where we can take advantage of the energy in the space vacuum ». Je ferai un autre article à propos de cette énergie engendrée par les fluctuations du vide quantique (Energie du point zéro).

    Par rapport au voyage interstellaire avec une hibernation de l’équipage, c’est une bonne idée et j’aimerais aussi en parler.

  3. La solution que j’entrevoie serai un mélange de plusieurs énergies : un réacteur magnéto plasmique rechargeable à l’énergie solaire (pardon stellaire) des voiles solaires (pardon stellaire) et l’utilisation de l’accélération gravitationnelle, permettant de passer de planète en planète, en étoile, en planète …

    Et comme, même à grande vitesse le temps finira par s’écouler, j’imagine une histoire où une communauté d’explorateurs partent aux confins de l’univers avec ce type de propulsion, et explore l’univers sur plusieurs générations…

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