Une salve de puissants faisceaux laser est projetée dans le ciel.
Sur leur chemin à travers l’atmosphère, ils sont rassemblés en un seul faisceau puissant et dirigés vers un vaisseau spatial habité planant à 13 000 kilomètres au-dessus de la Terre.
Les faisceaux laser frappent un grand miroir, qui les dirige dans une chambre de chauffage du moteur-fusée. Là, ils chauffent les gaz d’échappement à 40 000 degrés, ce qui se traduit par une accélération absolument incroyable à 50 000 kilomètres à l’heure.
Alors qu’auparavant il fallait 200 jours à un vaisseau spatial pour se rendre sur Mars, les astronautes parcourent le trajet en seulement 45 jours, grâce à l’influence des faisceaux laser.
C’est du moins ainsi que cela devrait être selon un groupe d’ingénieurs de l’Université McGill au Canada, qui pensent que les futurs voyages vers Mars ne devraient pas être effectués avec du carburant traditionnel.
Si le rêve d’un voyage spatial propulsé par laser se réalise, nous aurons de toutes nouvelles opportunités d’explorer les parties les plus éloignées du système solaire.
La technologie existe depuis 50 ans
L’idée d’utiliser des lasers pour alimenter les engins spatiaux n’est pas nouvelle. Il a en fait éclos il y a un demi-siècle.
En 1972, le physicien et ingénieur américain Arthur Kantrowitz décrivait qu’il était en principe possible de lancer un satellite à l’aide de faisceaux laser.
A cette époque, l’idée ne pouvait pas être réalisée. Les lasers étaient trop faibles et la technologie permettant de focaliser un grand nombre de faisceaux laser et d’atteindre une cible éloignée n’existait pas encore.
Cependant, les travaux scientifiques d’Arthur Kantrowitz ne sont pas oubliés, mais continuent d’inspirer de nouvelles générations de chercheurs, dont les ingénieurs canadiens de l’Université McGill.
La technologie laser peut être utilisée pour envoyer des sondes spatiales à longue distance aux quatre coins du système solaire et déployer de nouveaux télescopes spatiaux loin de notre planète, nous permettant de voir encore plus loin dans l’univers.
Au départ, cependant, les ingénieurs canadiens se concentrent sur le développement de la nouvelle technologie laser pour raccourcir considérablement le temps de trajet vers Mars.
Un voyage plus court et plus rapide vers Mars ne réduirait pas seulement le temps d’attente fastidieux pour les astronautes. Ce serait aussi meilleur pour leur santé.
Dans l’environnement en apesanteur sur le chemin de la planète rouge, le squelette et les muscles s’affaiblissent. Des séjours prolongés loin du champ magnétique terrestre, qui nous protège des rayonnements cosmiques nocifs, augmentent également le risque de cancer.
Plus le temps que les astronautes passent dans l’espace est court, plus le risque de tomber malade à cause des radiations est faible.
Cependant, les scientifiques n’utiliseront pas la lumière laser pour lancer des satellites. Au lieu de cela, ils accéléreront des engins spatiaux qui ont déjà été placés en orbite autour de la Terre à l’aide de fusées spatiales traditionnelles.
Le plan est de diriger un faisceau laser extrêmement puissant directement sur un miroir, un réflecteur, sur le rover martien.
Le miroir dirige la lumière laser vers une chambre qui est alimentée par un flux continu d’hydrogène gazeux.
Au fur et à mesure que le gaz se réchauffe, il se dilate et est éjecté à grande vitesse d’une tuyère de fusée, provoquant l’accélération du vaisseau spatial.
Le faisceau laser n’a besoin que de frapper le vaisseau spatial pendant une heure pour accélérer à une vitesse incroyable de 50 000 kilomètres par heure.
La méthode s’appelle propulsion thermique laser et les chercheurs prédisent que les moteurs de fusée à entraînement laser seront l’avenir des voyages spatiaux.
La physique derrière la propulsion des fusées spatiales est définie par la troisième loi de Newton, que le physicien Sir Isaac Newton a formulée il y a près de 350 ans.
La loi stipule que pour chaque force, il existe une contre-force égale mais dirigée de manière opposée.
Lorsque les moteurs d’une fusée spatiale éjectent les gaz d’échappement à travers une tuyère dite de fusée, la fusée se déplace dans la direction opposée aux gaz d’échappement avec une force égale.
L’accélération de la fusée est principalement affectée par la température des gaz d’échappement dans les chambres de combustion des moteurs.
Plus la température à laquelle les gaz sont chauffés est élevée, plus ils sont éjectés rapidement et plus l’engin accélère.
Dans les fusées spatiales traditionnelles, la température de combustion dans les moteurs atteint généralement jusqu’à environ 3 200 degrés.
Parce que les faisceaux laser focalisés chauffent les gaz d’échappement dans les moteurs de manière beaucoup plus efficace, la température de combustion dans les moteurs thermiques laser peut atteindre jusqu’à 40 000 degrés, selon les chercheurs.
Cela signifie que le temps de trajet peut être considérablement raccourci ou que le vaisseau spatial propulsé par laser peut transporter dix fois plus de marchandises par kilogramme de carburant.
L’installation laser fournit l’énergie
Il s’agit avant tout d’une nouvelle technologie laser prometteuse, qui permet à plusieurs petits lasers de fonctionner comme un seul grand, ce qui devrait permettre la vision de voyages rapides vers Mars.
À l’Université de Californie et à l’Université nationale australienne, les physiciens tentent de développer des installations laser composées de larges réseaux de lasers bon marché et de haute précision, où la lumière laser infrarouge est formée et amplifiée dans des fibres optiques.
Les physiciens font le pari que des milliers ou des millions de lasers pourront fonctionner comme un seul laser géant, qui pourra être contrôlé électroniquement afin que le faisceau laser soit toujours dirigé vers l’engin spatial.
Les scientifiques font des progrès constants. Techniquement, rien ne devrait les empêcher d’atteindre l’objectif dans un délai prévisible d’années.
Selon les chercheurs, une installation laser de dix mètres sur dix, soit environ la moitié d’un court de tennis, devrait suffire à générer l’énergie nécessaire pour amener rapidement les gens sur Mars.
Les ingénieurs n’ont compté que sur l’aller. Le voyage de retour depuis Mars devra probablement se faire selon l’ancienne méthode, un peu plus lente, avec des moteurs de fusée chimiques, au moins jusqu’à ce qu’une véritable base martienne avec un approvisionnement énergétique suffisant ait été établie et qu’une installation laser puisse également être construite sur Mars. À savoir, l’énergie des lasers peut à la fois être utilisée pour ralentir les engins spatiaux entrants et sortants.
Les systèmes laser peuvent alors pousser les navettes spatiales entre la Terre et Mars dans un trafic régulier, toutefois limité par le fait que les deux planètes doivent être proches l’une de l’autre dans leurs orbites respectives autour du soleil.
Les États-Unis et la Chine prévoient d’envoyer des humains sur Mars dans les années 2030, mais ce ne seront pas les lasers qui amèneront les premiers humains sur la planète rouge.
Au début, les astronautes professionnels feront le long voyage en utilisant des fusées spatiales tout à fait ordinaires et éprouvées. Ce n’est que lorsque Mars sera habitée en permanence qu’un réel besoin de transport plus efficace se fera sentir.
Le milliardaire Elon Musk, qui est derrière la société de transport spatial SpaceX, a des plans ambitieux pour fonder une ville d’un million de dollars sur Mars avant l’an 2050.
Cela amène le professeur agrégé Andrew Higgins, qui fait partie du groupe de recherche de l’Université McGill, à deviner que le transport laser-thermique rapide de personnes pourrait devenir une réalité vers l’an 2040.
Des supertélescopes photographient des exoplanètes
Le nouveau type de moteur de fusée peut également être utilisé pour des sondes spatiales scientifiques qui exploreront les parties les plus éloignées du système solaire.
Les deux planètes les plus éloignées, Uranus et Neptune, n’ont pas été visitées depuis les années 1980, lorsque la sonde spatiale américaine Voyager 2 les a dépassées.
À l’époque, il leur fallait douze ans pour se rendre de la Terre à Neptune, distante d’environ 4,5 milliards de kilomètres. Une sonde propulsée par un moteur thermique laser pourrait faire le voyage en moins de cinq ans.
Aujourd’hui, c’est Voyager 1 de la NASA qui détient le record du vaisseau spatial le plus éloigné. Il a fallu 45 ans à la sonde pour parcourir 23 milliards de kilomètres depuis la Terre. Un vaisseau spatial à propulsion laser avec un télescope spatial à bord peut, en théorie, couvrir une distance beaucoup plus longue en quelques décennies.
Dans un premier temps, cependant, c’est vers Mars que viseront les fusées à propulsion laser.
Si la technologie devient une réalité, il est probable que beaucoup plus de personnes seront prêtes à faire le voyage de 45 jours vers notre planète la plus proche, inaugurant une nouvelle ère interplanétaire pour l’humanité.
