Les voyages spatiaux interstellaires ne réussiront pas sans un meilleur système de freinage

L'une des clés essentielles pour rendre les voyages interstellaires possibles dans l'espace est de construire quelque chose qui peut aller vite, très vite. Une autre chose qui n’est pas si évidente? Frapper efficacement les freins.

Bien que l'objectif des voyages dans l'espace soit de parcourir de longues distances le plus rapidement possible, la conception doit être basée sur la mission. Si vous essayez simplement de vous rendre à l’équivalent cosmologique de Bumfuck, Nowhere, s’arrêter rapidement n’est pas aussi important: vous n’aurez même pas à créer de mécanisme de freinage pour votre vaisseau spatial.

Mais ce n’est pas exactement le but du voyage dans l’espace. Tu veux aller quelque part - soit parce que vous essayez d’étudier un système de loin, ou que vous essayez d’atterrir sur un nouveau monde et de l’explorer à la surface.

Dans les deux cas, vous devez vous assurer que vous pouvez ralentir votre vaisseau spatial afin de ne pas le sauter en un clin d'œil (ou pire, vous écraser dans quelque chose.) Si vous faites juste un survol - comme quoi la Nouveaux horizons La sonde se débrouille dans la ceinture de Kuiper avec Pluto et d’autres mondes - vous devez toujours aller assez lentement pour collecter des données utiles. Si vous essayez d’entrer dans l’espace orbital d’une planète, vous devez absolument devez vous assurer que vous vous déplacez assez lentement pour ne pas simplement vous brûler dans l’atmosphère de ce monde - ou vous écraser à la surface comme un astéroïde sans aucune sensation de sainteté.

Les aéronefs qui voyagent dans le ciel terrestre utilisent la traînée pour ralentir. Vous ne pouvez utiliser aucun gaz pour ralentir.

Alors, comment freines-tu? Une technique utilisée par les ingénieurs, appelée aérobie, tire parti de la gravité. Fondamentalement, un engin spatial devrait changer de vitesse lorsqu'il entre dans une orbite elliptique allongée à sa destination. Cela se produit en combinant un système de propulsion inverse (c’est-à-dire un tir à l’avant de la navette spatiale) avec la gravité et l’atmosphère de la planète. Si l'atmosphère est épaisse, une seule passe orbitale devrait être efficace pour ralentir le véhicule spatial. Si elle est mince ou inexistante, plusieurs passes orbitales ralentiront suffisamment l’engin spatial pour qu’il entre enfin dans une orbite stable autour de la planète ou de la lune étudiée.

Mais ce n’est pas facile. Par exemple, il faut six mois supplémentaires pour atteindre une orbite finale et stable autour de Mars. après un vaisseau spatial a déjà atteint la planète rouge. Si votre système de propulsion est à base de produits chimiques, des atmosphères plus minces signifient que vous devez gaspiller plus de carburant pour ralentir et faciliter le processus de freinage aérobie. Ces coûts sont beaucoup plus élevés si vous essayez d’atterrir sur la surface elle-même.

Et quand il s'agit de systèmes de propulsion d'engins spatiaux renouvelables - qui sont encore en développement - les mécanismes de freinage sont encore moins bien pensés. Par exemple, examinons l’initiative Breakthrough Starshot, qui prévoit d’envoyer des nanocraft à Alpha Centauri à un cinquième de la vitesse de la lumière, à l’aide d’un faisceau lumineux qui propulse les voiles solaires d’un engin spatial.

Les voiles solaires pourraient constituer une forme fantastique de propulsion de vaisseau spatial pour véhicules légers. Vous comptez simplement sur la puissance du soleil pour vous faire avancer. Mais alors vous avez une plus grande question à affronter - comment ralentissez-vous? Comme pour une voile normale, l’idée serait de permettre à la forme de la voile de se reconfigurer de telle sorte qu’elle puisse également utiliser la puissance du soleil pour ralentir.

C'est beaucoup plus facile à dire qu'à faire. Après tout, si vous envisagez de vous rendre dans un nouveau système d’étoiles, vous n’aurez pas le contrôle en temps réel de la voile de la sonde. Vous devez également faire face à la lumière d’une autre étoile qui interagit avec la voile. En vous dirigeant vers ce système, vous vous dirigez probablement vers cette tête (ou ces étoiles) en premier.

D'autres experts tentent de modifier le système de marquage aérobie de manière à tirer parti des technologies émergentes. L’une des idées les plus bizarres est la magnétosphère - un projet qui vient d’être financé dans le cadre de la prochaine récompense de la phase II de la NASA dans le cadre de son programme de concepts avancés innovants de la NASA. Proposé par la société MSNW basée à Redmond, Washington, le projet consiste à créer un bouclier de plasma magnétisé autour d’un vaisseau spatial qui interagirait avec l’atmosphère de la planète de destination et contribuerait à réduire la vitesse du véhicule bien plus que ne le ferait un système classique de freinage assisté. Le concept fonctionne un peu comme un parachute invisible.

Bien sûr, cette idée est totalement conceptuelle en ce moment. Les usines MSNW utiliseront leur subvention de 500 000 dollars pour faire avancer la recherche sur le fonctionnement de la magnétosphère, mais qui sait si elles parviendront même à réaliser un prototype fonctionnel.

Dans l’intervalle, le freinage reste une préoccupation négligée dans la conception du développement des engins spatiaux. Il ne fait aucun doute que la vitesse est essentielle, mais rappelez-vous que c’est comme si nous conduisions des voitures ici sur Terre: aller vite ne mène à rien si nous ne pouvons pas ralentir aussi lentement.