Rayon de lumière et faisceau de lumière
L’initiative Breakthrough Starshot, d’une valeur de 100 millions de dollars, a pour objectif de rechercher dans Alpha Centauri (le système astronomique le plus proche de la Terre, à seulement 4,37 années-lumière de la Terre) des mondes habitables et une vie extraterrestre. Si vous êtes initié aux sciences spatiales, alors vous savez que c’est un prolongement assez logique de la recherche sur les exoplanètes et conforme à l’érudition entourant la recherche de la vie extraterrestre. Ce qui rend l’initiative audacieuse de Starshot, c’est qu’elle appelle vaisseau spatial voyager sur un billion de kilomètres, sur un faisceau laser de 100 gigawatts et des voiles de lumière. Ce morceau est - pour le dire gentiment - compliqué.
Il y a beaucoup de questions sur la façon dont l'équipe de Percée Starshot va tirer le tout et beaucoup de réponses très intéressantes. Mais pour ce qui est des voiles de lumière, les réponses commencent à être très minces. Le consensus dans la communauté scientifique est que de tous les obstacles technologiques associés au projet, la création d’un faisceau de lumière suffisamment puissant est le plus important.
Milner et sa compagnie veulent construire une gamme de lasers de plusieurs kilomètres (comme des milliers et des milliers de milliers) à haute altitude et vraisemblablement dans le désert. Ensuite, lorsque le moment sera venu de transférer le nanocraft à Alpha Centauri, ils prévoient de presser un commutateur pour émettre un faisceau de 100 gigawatts qui déclenche le vaisseau spatial à un cinquième de la vitesse de la lumière. Si cela fonctionnait, nos nanotransports atteindraient la périphérie d'Alpha Centauri d'ici 20 ans.
Seth Shostak, directeur du Centre de recherche SETI de l’Institut SETI, qualifie le "laser super-duper" de proposition ambitieuse, mais dit aussi Inverse L'idée existe depuis un moment. Les scientifiques étudient depuis quelque temps déjà les méthodes de propulsion par laser, notamment la manière dont un tel système pourrait envoyer un vaisseau spatial sur Mars en seulement trois jours.
Et pourtant, une telle idée a jamais dépassé le stade de la proposition, pour quelques raisons. L'un est le coût. Un seul gigawatt peut alimenter 700 000 foyers. C’est beaucoup d’énergie, et ce n’est pas bon marché. Alors, imaginez que vous essayez d’alimenter un système de 100 gigawatts pendant 20 ans. Vous n’avez pas besoin de savoir quoi que ce soit sur l’efficacité énergétique pour savoir quelque chose comme cela - avec la technologie actuelle, de toute façon - coûtera plus cher que le PIB de l’ensemble des États-nations.
L'autre est le pouvoir. Le chercheur de la NASA Eduardo Bendek, qui a étudié l'Alpha Centauri pendant presque toute sa carrière et travaille sur une proposition visant à envoyer un télescope spatial pour étudier la région, pense que le plus gros problème derrière Starshot est de trouver un moyen d'éviter de "vaporiser le vaisseau spatial". avec le faisceau lumineux. Les nanomatériaux ne pèsent que quelques grammes. Il est extrêmement probable que l’utilisation d’un laser de 100 gigawatts les fasse s’évaporer. Bendek cite une expérience antérieure au laboratoire national Lawrence Livermore qui avait déclenché une réaction thermonucléaire utilisant un laser d'une fraction de cette puissance. "Je ne sais pas comment ils vont résoudre ce problème", dit-il.
Starshot a reconnu cette inquiétude, mais n’a pas révélé de détails sur la manière dont il va construire un nanocraft robuste. C’est peut-être parce qu’ils ont un autre problème plus urgent à résoudre en premier: comment exactement vous allez obtenir un faisceau lumineux aussi puissant.
David Kipping, astronome à l’Université de Columbia, déclare qu’à l’heure actuelle, nous ne pouvons construire que des lasers individuels d’une puissance maximale d’environ un mégawatt. Comment sait-il? Kipping et un de ses collègues ont récemment écrit un article dans lequel il était proposé de construire un système laser capable de dissimuler la Terre aux extraterrestres intelligents à la recherche d'autres formes de vie. Bien que le dispositif de masquage le plus simple de ce papier réclame quelque chose à environ 30 mégawatts, les besoins en énergie dépassaient tout de même ce qu’un laser peut faire. Un laser d'un mégawatt est actuellement à la limite de notre capacité d'ingénierie, ce qui signifie qu'une génération de 100 gigawatts de puissance nécessiterait un réseau d'un million de lasers.
Shostak est prompt à souligner que, avec la rapidité des progrès technologiques, il n’est pas impensable que la puissance du laser puisse doubler tous les cinq ans. En seulement 10 ans, un faisceau lumineux de 100 gigawatts pourrait être produit avec seulement un quart des lasers dont nous pourrions avoir besoin aujourd'hui. C’est toujours beaucoup de lasers
La proposition de Kipping a évoqué un autre usage du système laser majeur: il servirait de balise pour aider les extraterrestres à trouver nous. Quelque chose d'aussi massif que le faisceau lumineux de Starshot pourrait théoriquement nous aider à dissimuler la planète, mais le fait de pousser des objets dans l'espace révélerait notre présence, dit-il. En outre, selon Kipping, la technologie Starshot entraînerait probablement ce que l’on appelle des «fuites laser» qui ne peuvent pas être maîtrisées. Cet excès de lumière agirait comme un feu de camp irradiant dans les bois pendant la nuit. Même si le nanotraitement ne pouvait rien trouver dans Alpha Centauri, Starshot pourrait quand même atteindre son objectif en nous apportant des extraterrestres.
Il est évident que beaucoup de travail doit être consacré à la proposition de faisceau lumineux avant que nous ne soyons sur le point d'en voir une version à petite échelle en cours de construction. Mais Kipping souligne qu’il ne s’agit pas d’appeler quelque chose d’impossible. "Nous ne devrions pas nous attaquer à elle malgré les défis", dit-il. «Les lasers joueront presque certainement un rôle important dans la façon dont nous conduirons les voyages dans l’espace et améliorerons également nos vies ici sur Terre. Je pense que c’est génial, nous prenons cette idée au sérieux."
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