Elon Musk et la NASA viennent d’annoncer leur nouvelle fusée appelée Light Speed Engine, qui défie la physique et pourrait nous amener sur Mars en quelques semaines au lieu de quelques mois.
Ils sont en train de la tester sur leur nouveau vaisseau spatial, le système de transport interplanétaire. L’article suivant explique ce qu’est le moteur rapide, comment il fonctionne et pourquoi il pourrait changer la donne en matière de voyage dans l’espace !
La mission
Concevoir un moteur interne perturbateur qui réduirait les coûts de lancement. L’objectif : 5 millions de dollars. La NASA parle d’une percée, et Elon Musk dit que c’est génial. Pourquoi ? Parce qu’une petite équipe d’ingénieurs de la NASA vient de tester ce que l’on appelle un nouveau type de moteur de fusée capable de fonctionner beaucoup plus efficacement que tout ce qui existe actuellement sur Terre. Et si vous vous dites, comment faire mieux que quelque chose comme ça ? Eh bien… et si je vous disais qu’il existe des plans pour le rendre encore meilleur ? Beaucoup mieux.
En fait, la NASA vient de tester avec succès un nouveau type de moteur qui promet de rendre les voyages spatiaux moins chers et plus rapides. À l’heure actuelle, la plupart des fusées commerciales et militaires utilisent des combustibles chimiques qui doivent être fabriqués sur Terre, puis chargés dans des boosters de fusée avant le lancement. Cette méthode est non seulement coûteuse et extrêmement complexe, mais elle limite également la quantité de poids qui peut être soulevée de la surface de la Terre. Le nouveau moteur expérimental ? Il fonctionne avec une autre forme de carburant : l’électricité… celle que vous branchez sur votre prise de courant. Cela peut sembler fou au premier abord, mais si l’on considère que 95 % de tout ce que l’on fait dans la vie implique l’utilisation de l’électricité à un moment ou à un autre (du fonctionnement de l’aspirateur à l’allumage d’un interrupteur), cela ne semble plus si farfelu.
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La fusée
En septembre, Musk et une équipe de scientifiques de la NASA ont annoncé la conception d’une fusée révolutionnaire qu’ils ont appelée The Raptor. Elle peut supporter une poussée de plus de 500 000 livres et fonctionne au méthane liquide plutôt qu’au kérosène traditionnel – ce qui signifie qu’elle produirait 30 % d’émissions de dioxyde de carbone en moins.
Mais pour qu’il fasse son chemin dans l’espace, les ingénieurs doivent d’abord démontrer qu’il fonctionne ici sur Terre. J’ai bon espoir que nous soyons en mesure d’effectuer des vols courts, des sortes de vols de haut en bas, probablement au cours du premier semestre de l’année prochaine, a déclaré Steve Jurczyk, administrateur associé du Space Technology Mission Directorate de la NASA, lors d’une interview avec Mashable.
Mais que construisent-ils ? Il s’agit essentiellement d’un lanceur géant super lourd et d’une fusée d’appoint, capable de transporter 170 tonnes en orbite terrestre basse. Pour mettre cela en perspective, Falcon Heavy, la fusée de transport lourd nouvellement opérationnelle de SpaceX, est capable de soulever 54 tonnes. Cela signifie qu’un seul moteur Raptor pourrait potentiellement remplacer les trois moteurs Merlin du premier étage utilisés sur le lanceur Falcon 9 actuel.
Le Raptor se distingue également de la plupart des fusées traditionnelles en ce qu’il fonctionnera au méthane liquide plutôt qu’au kérosène, utilisé depuis les années 1950. Le méthane est plus propre et plus facile à produire que le carburant pour fusée traditionnel, mais il est aussi extrêmement difficile à manipuler. La quantité d’énergie nécessaire pour liquéfier le méthane signifie que les moteurs de fusée conventionnels ne peuvent pas l’utiliser comme propergol ; ils brûleraient car ils ne pourraient pas contenir une pression et une chaleur aussi élevées. Mais SpaceX semble sur le point de découvrir comment exploiter cette puissance avec Raptor. Ce moteur expérimental génère une poussée impressionnante de 420 000 livres en utilisant du méthane comme combustible et de l’oxygène liquide (LOX) comme oxydant, ce qui dépasse la capacité actuelle des États-Unis en la matière.
D’où vient sa puissance ?
L’EM Drive produit une poussée en faisant rebondir des micro-ondes à l’intérieur d’une chambre fermée. Les champs électromagnétiques qui résultent de ces allers-retours produisent également une réaction égale et opposée, provoquant une accélération dans une direction. Pour l’alimenter, il faut utiliser l’énergie solaire ou un autre type de source d’énergie extérieure, qui pourrait être un autre engin spatial (comme un satellite) ou même une station terrestre recevant des ondes radio. Mais jusqu’à présent, les expériences menées avec des systèmes de ce type n’ont pas permis de créer une force suffisante pour surmonter la traînée, la force de ralentissement créée par la friction entre les molécules d’air lorsqu’un objet se déplace à travers elles, ni de modifier de manière significative la trajectoire.
Aujourd’hui, des chercheurs travaillant sur une étude financée par la NASA ont découvert que ce qui est censé être impossible l’est en réalité, du moins dans certains cas. Une équipe d’Eagleworks Laboratories a effectué des tests sur un moteur électromagnétique (EM Drive) dans des conditions similaires à celles que l’on peut rencontrer dans l’espace lointain. Ils affirment que ces tests confirment un rapport poussée/puissance de 1 à 4, ce qui est supérieur aux prévisions de leurs calculs pour un tel dispositif et pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour l’exploration de l’espace lointain. Les résultats n’ont pas encore été confirmés par d’autres scientifiques. Nous ne saurons donc pas s’ils peuvent être reproduits tant que des équipes indépendantes n’auront pas mis la main sur leur propre EM Drive et n’auront pas réalisé leurs propres expériences, ce qui devrait se produire en 2017.
L’EM Drive est un dispositif controversé. Il va à l’encontre de la troisième loi de Newton, qui stipule que tout doit avoir une réaction égale et opposée. Ainsi, si vous lancez un objet à partir d’une fusée, il y aura quelque chose qui le propulsera dans une autre direction, même si ce ne sont que des molécules d’air qui rebondissent sur cet objet lorsqu’il part. L’EM Drive ne fait pas cela ; il ne produit une poussée que dans une seule direction.
Comment cela fonctionne-t-il ?
Elon Musk rapproche la science-fiction de la réalité. Sa société, SpaceX, affirme avoir créé un système de propulsion qui défie la physique et l’avoir testé avec succès. Le système de propulsion de la fusée utilise un gaz chargé électriquement et peut atteindre des vitesses allant jusqu’à 65 kilomètres par seconde, soit environ 135 000 miles par heure. Le moteur est constitué de réservoirs de carburant en fibre de carbone ultralégers et de propulseurs à gaz froid. Il n’utilise aucun type de propergol, ce qui signifie qu’il n’expulse aucun sous-produit dans l’espace. Au lieu de cela, comme l’explique Wired : Le moteur produit une poussée en accélérant du plasma surchauffé avec des champs magnétiques, ce qui signifie également qu’il n’y a pas de fumées expulsées par la combustion.
Ces types de moteurs sont connus sous le nom de propulseurs électriques, mais leur fonctionnement est très différent de ceux utilisés dans les fusées Falcon 9 de SpaceX. Ces derniers créent une poussée en propulsant un gaz sous pression, tandis que les moteurs électriques produisent un plasma chargé qui émet des ions pour faire avancer un engin. Le moteur électrique développé par SpaceX serait plus puissant que les propulseurs ioniques à grille classiques et pourrait alimenter des missions habitées vers Mars et au-delà. Il pourrait également réduire la durée du voyage des cargaisons spatiales, car il nécessite moins d’ergols, dont le lancement en orbite peut être coûteux. La technologie est encore en phase de test et doit être développée avant d’être prête pour les vols spatiaux. Elle a été soumise à un examen par les pairs et les experts de la NASA pensent qu’elle a du potentiel, du moins sur le papier.
Peut-on vraiment voyager dans l’espace à des vitesses aussi élevées ?
Certains disent qu’il est impossible de voyager à grande vitesse dans l’espace, mais cela n’a pas empêché Elon Musk de prétendre qu’il peut le faire. Son idée est de créer un moteur à la vitesse de la lumière qui nous amènerait sur Mars en 70 jours seulement. Un tel moteur défie la physique et signifierait voyager plus vite que 186 000 miles par seconde, mais pourquoi a-t-il choisi de le faire ? Pourquoi la NASA l’a-t-elle choisi pour financer son idée ? Et si Elon parvient à réaliser ce qu’il prétend être possible, que pourrions-nous accomplir dans l’espace ? Pour répondre à ces questions, examinons le fonctionnement des moteurs à vitesse lumière.
Il existe plusieurs façons de voyager à la vitesse de la lumière, mais nous devons d’abord comprendre comment fonctionne la lumière. Lorsqu’elle voyage dans l’espace, chaque atome sur son chemin interagit avec elle. Cela la ralentit, voire l’arrête complètement s’il n’y a pas de matière à traverser. En raison de ces interactions, la lumière a une vitesse maximale de 186 000 miles par seconde, c’est-à-dire la vitesse maximale qu’elle peut atteindre dans l’espace vide. Comme rien ne peut aller plus vite que la lumière sans enfreindre les règles de la physique, si nous voulons rattraper une étoile lointaine de notre vivant, nous devons trouver un autre moyen d’y parvenir que de voyager directement vers elle.
À quelle distance sommes-nous de la vitesse de la lumière ?
La façon dont nous mesurons actuellement la vitesse est la distance dans le temps. Pour voyager à la vitesse de la lumière, soit 186 000 miles par seconde, il faudrait accélérer jusqu’à atteindre cette vitesse, puis la maintenir pendant un temps infini. Cette vitesse est appelée c et a été définie par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité restreinte. Nous n’avons pas encore atteint ce que la plupart considèrent comme la vitesse de la lumière, bien que de nombreuses expériences et théories suggèrent que nous pourrons un jour nous en approcher, voire la dépasser, de notre vivant.
Jusqu’à très récemment, il était généralement admis que rien, dans l’état actuel de la technologie, ne pouvait même commencer à se déplacer à une vitesse proche de ce que nous considérons comme la vitesse de la lumière. Selon certaines estimations, il nous faudra des milliers, voire des dizaines de milliers d’années pour l’atteindre. Ceci étant dit, nous sommes souvent surpris par ce que la science et la technologie sont capables d’accomplir et les scientifiques ont maintenant réussi à fabriquer un moteur capable d’atteindre à peine 10% de la vitesse de la lumière, défiant ainsi les hypothèses précédemment retenues sur ce qui est possible pour nos capacités technologiques à notre époque. L’invention d’un moteur capable d’atteindre des vitesses aussi élevées nous permettrait de voyager dans l’espace beaucoup plus efficacement qu’auparavant.
La compétition
S’il faudra un certain temps pour le mettre au point, si la NASA parvient à ses fins, d’ici une décennie, nous pourrions assister à des voyages spatiaux beaucoup plus rapides grâce à son moteur révolutionnaire Light Speed. Mais pour l’instant, on ne sait pas contre qui elle sera en compétition. (NASA) Les deux plus grands concurrents dans le domaine des voyages spatiaux commerciaux sont SpaceX et Blue Origin ; ces sociétés ont toutes deux pour objectif de se déplacer en orbite et au-delà en utilisant les nouvelles technologies développées par le fondateur Elon Musk (SpaceX) et le cofondateur d’Amazon Jeff Bezos (Blue Origin). Blue Origin a testé avec succès son moteur de fusée BE-4 la semaine dernière, tandis que SpaceX a récemment lancé sa fusée Falcon Heavy, bien que cela ne se soit pas terminé aussi bien qu’ils l’avaient espéré, puisque l’une de ses fusées est retombée sur Terre.
SpaceX et Blue Origin ont toutes deux fait de grands progrès dans le domaine des voyages spatiaux. Il y a quelques années, SpaceX est entrée dans l’histoire en devenant l’une des trois seules entreprises privées à avoir lancé un vaisseau spatial en orbite et à l’avoir ramené sur Terre en toute sécurité. En fait, plus tôt cette année, SpaceX a lancé sa fusée la plus puissante à ce jour, avec l’intention d’envoyer deux touristes sur la lune l’année prochaine ; si tout se passe comme prévu, ils ne seront que deux des sept citoyens privés à quitter l’orbite de la Terre. (CNBC) Ces trois entreprises font tout leur possible pour banaliser les voyages dans l’espace. Cependant, comme Blue Origin et SpaceX déclarent se concentrer sur le transport plutôt que sur le tourisme, la NASA pourrait très bien envisager d’envoyer des personnes plus loin que ce que les deux entreprises ont prévu.
Réflexions finales
Le moteur de Musk représente un énorme bond en avant dans la capacité de l’humanité à traverser l’espace et un point de progrès massif pour l’humanité. Cette technologie pourrait révolutionner notre capacité à voyager sur d’autres planètes, à explorer des parties plus profondes de notre système solaire et même à quitter notre galaxie. En cas de succès, Elon Musk entrera dans l’histoire comme l’une des figures les plus populaires de la Silicon Valley, mais aussi comme un géant parmi les scientifiques et les ingénieurs. C’est un moment passionnant à vivre !
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Mais qu’est-ce que c’est exactement ? Comment fonctionne-t-il ? Pour obtenir des réponses à ces questions et à bien d’autres encore, voici quelques éléments importants à connaître sur le moteur d’Elon Musk : ce qu’il est, comment il fonctionne et pourquoi il a été si difficile pour d’autres de le réaliser jusqu’à présent. La technologie qui sous-tend les voyages à très grande vitesse existe depuis un certain temps, mais elle a toujours semblé être une chimère. Pour voyager plus vite que la lumière – ce que les scientifiques appellent la vitesse supraluminique – il faut pouvoir augmenter considérablement la vitesse d’un objet dans l’espace.
Bien que les physiciens sachent depuis des années qu’il n’est possible de voyager plus vite que la lumière qu’en utilisant un trou de ver ou un moteur de distorsion, aucun de ces moyens n’a jamais été réalisé par l’homme. Même si les plus grands esprits dans de multiples domaines se sont penchés sur la question, notre technologie la plus avancée n’a toujours pas pu atteindre ces vitesses. Nous savions ce dont nous avions besoin, mais nous n’arrivions pas à trouver comment le faire fonctionner. Mais, maintenant, nous avons peut-être un moyen d’y arriver. Les ramifications du nouveau moteur de Musk pourraient être énormes, non seulement pour l’exploration spatiale, mais aussi ici sur Terre.