De nouveaux projets pour une voile solaire ultra-rapide capable d'atteindre Proxima Centauri en quelques décennies ont été proposés par des ingénieurs américains et russes de l'Université de Pennsylvanie et de l'Université de Californie à Los Angeles, travaillant dans le cadre de l'initiative Breakthrough Starshot, a annoncé le 12 avril 2016 par l'astrophysicien Stephen Hawking et l'entrepreneur russe Yuri Milner. Ces innovations visent principalement à trouver des moyens d'atteindre un équilibre entre la force et les véhicules de faible masse, ce qui est nécessaire pour les voyages interstellaires. Deux articles connexes ont été publiés dans Nano Letters.
"L'idée d'une voile légère est dans l'air depuis un certain temps maintenant, mais nous cherchons à peine à faire en sorte que ces conceptions résistent à un tel voyage", explique Igor Bargatin, ingénieur en mécanique à l'Université de Pennsylvanie.
Tout comme les particules d'air frappent une voile en tissu, les ondes de rayonnement échangent de l'élan avec les objets qu'elles frappent. Mais contrairement aux molécules d'air, les photons ou les quanta de lumière n'ont pas de masse au repos, de sorte que l'accélération conférée par chacun de ces photons sera très faible. Par exemple, la lumière réfléchie par le corps d'une personne qui bronze équivaut dans son effet au poids d'environ un millième de gramme. Pour augmenter cette pression et faire accélérer un objet dans l'espace, il faut soit fabriquer une très grande voile, soit augmenter l'intensité du faisceau lumineux - par exemple, en dirigeant de puissants lasers vers la voile.
Cependant, à mesure que l'appareil accélère, la longueur d'onde du rayonnement incident sur celui-ci se déplacera lentement vers l'extrémité rouge du spectre, ce qui impose des restrictions supplémentaires sur les types de matériaux qui ne doivent pas absorber trop de rayonnement infrarouge et surchauffer.
Les ingénieurs suggèrent maintenant soit de fabriquer une voile avec deux couches de composés de bisulfure de molybdène et de nitrure de silicium pour minimiser l'absorption de la lumière, soit de reconcevoir la voile pour la rendre plus stable en se pliant comme un grand parachute. Les chercheurs ont également essayé de faire varier le temps d'accélération pour trouver le bon équilibre entre les charges mécaniques et thermiques tout au long du trajet. Breakthrough Starshot devra rendre l'engin suffisamment léger pour qu'il puisse atteindre environ 20% de la vitesse de la lumière et parcourir 4,2 années-lumière jusqu'à Proxima Centauri en seulement quelques décennies.
Il est important de noter que cette technologie ne peut pas être utilisée pour transporter des passagers, mais permettra d'examiner de plus près un autre système planétaire dans la vie de la génération actuelle de terriens.
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