Nous pourrions atteindre Proxima du Centaure d’ici 2100

Une voile propulsée par un faisceau laser pourrait rejoindre l’étoile la plus proche en 20 ans. © Breakthrough Starshot
Un an et demi après le lancement du projet Breakthrough Starshot, parrainé par Stephen Hawking et financé à hauteur de 100 M$ par le milliardaire Yuri Milner, les travaux consacrés à la faisabilité d’un voyage interstellaire se multiplient. Qu’un engin terrien puisse atteindre Proxima du Centaure avant la fin du siècle paraît désormais possible.

« J’ai rejoint ce projet parce que s’il réussit, notre place dans l’Univers en sera bouleversée. Ce sera le plus grand pas en avant depuis Apollo ! Et une fois que nous serons sortis du Système solaire, j’ai l’espoir que nous recevrons un message d’une autre civilisation : “Bienvenue dans le club interstellaire”. » Abraham Loeb est représentatif de cette génération de chercheurs brillants qui s’autorisent à penser loin. Directeur de l’Institut d’astrophysique théorique et numérique, à Harvard, il a pris en 2016 la tête du conseil scientifique du Breakthrough Starshot. L’initiative, financée à hauteur de 100 millions de dollars par le milliardaire Yuri Milner et parrainée par l’astrophysicien britannique Stephen Hawking, consiste à démontrer la faisabilité d’un voyage vers l’étoile Proxima du Centaure en seulement 20 ans.

Une flotte interstellaire

Vingt ans pour atteindre la première voisine du Soleil, située à 4,2 années-lumière de nous ? Le calcul est rapide : cela nécessite de voyager à une fraction de la vitesse de la lumière. D’où l’idée maîtresse du projet : le recours à un puissant faisceau laser, qui depuis la Terre accélérerait des centaines ou des milliers de voiles solaires miniatures jusqu’à une vitesse proche de celle de la lumière. Ces microsondes de quelques grammes, toutes équipées d’instruments différents, nous donneraient le premier instantané d’un système extrasolaire... 

Lors de son lancement le 12 avril 2016, le projet pouvait paraître totalement fou. Ou plutôt, il était raisonnable de le voir comme un formidable coup de com. Et uniquement cela. Mais en réalité — peut-être à cause des noms prestigieux qui se pressent dans son comité scientifique —, le Breakthrough Starshot a réellement intéressé une partie de la communauté des astrophysiciens.

Quand partir ?

En témoigne l’étude fascinante publiée cet été par René Heller, du Max Planck Institute for Solar System Research (Göttingen). Prenant acte de la croissance exponentielle de la vitesse des véhicules conçus par l’homme depuis deux siècles — depuis les bateaux à voile jusqu’aux bateaux à vapeur et aux trains, aux voitures, avions et finalement jusqu’aux fusées spatiales —, le chercheur allemand s’est d’abord demandé quand, à ce rythme, nos véhicules atteindront 20% de la vitesse de la lumière (réponse : « une telle croissance suggère que l’humanité atteindra une vitesse raisonnable pour le voyage interstellaire pendant ce siècle ou le prochain »). Puis il s’est demandé si, sachant que la vitesse de nos engins doublait tous les quinze ans, attendre quelques années n’était pas la meilleure stratégie pour arriver le plus tôt au but.

En 1944, l’auteur de science-fiction A. E. Van Vogt avait traité la question à sa manière dans « Destination Centaure » : il mettait en scène des humains qui, après un voyage de 500 ans vers Alpha du Centaure, constataient à l’arrivée qu’ils avaient été précédés par leurs descendants, certes partis plus tard, mais avec une technologie plus avancée !

En posant ses équations, Heller, lui, a compris ceci : sachant que le temps qu’il reste pour atteindre Proxima du Centaure, à partir d’aujourd’hui, est la somme du temps qu’il reste avant le lancement de la mission, plus la durée du voyage — qui dépend elle-même de la vitesse du vaisseau —, alors il existe un instant optimal pour lancer une telle mission. En deçà, un vaisseau qui serait lancé serait immanquablement rattrapé puis dépassé par un autre lancé plus tard. Au-delà, on perdrait du temps à attendre plus longtemps.

Si la vitesse de nos engins continue de croître sur le rythme qu’elle a depuis l’invention de la machine à vapeur, c’est en 2191 que nous devrons lancer notre expédition. Mais si le Breakthrough Starshot tient ses promesses — produire une technologie capable dans 45 ans d’atteindre 20% de la vitesse de la lumière —, alors il faudra lancer la mission immédiatement, car attendre plus n’apporterait aucun gain. À cette vitesse, le voyage durerait 22 ans. Proxima du Centaure serait donc atteinte en 2084. Mieux encore : les neuf autres étoiles les plus proches de la Terre pourraient être visitées dans les 25 ans suivants.

Cinq ans pour convaincre

C’est pour cette incroyable promesse qu’Olivier Guyon a, lui aussi, rejoint le projet. « J’ai passé l’essentiel de ma carrière à concevoir des outils et des méthodes pour détecter et caractériser les exoplanètes, particulièrement celles qui pourraient abriter la vie. Avant que Starshot ne démarre, je songeais uniquement à l’étude d’exoplanètes par des télescopes au sol ou en orbite autour de la Terre. Mais avec Starshot, nous pourrions visiter ces planètes et les étudier beaucoup plus en détail ! Quand on m’a demandé de rejoindre l’équipe, pour moi c’était une évidence », explique l’astrophysicien de l’université d’Hawaï.

Après avoir passé un an et demi à discuter avec des scientifiques et des ingénieurs des défis techniques qu’il faudrait surmonter, le chercheur assure que le projet fou du voyage interstellaire par voile solaire paraît faisable. En tout cas, « même si elles ne sont pas mûres, aucune des solutions envisagées pour atteindre notre objectif ne contrevient aux lois de la physique, ce qui pour moi est déjà un vrai succès », reprend le lauréat du Genius Grant 2012. D’ici la fin de l’année, l’équipe scientifique du Breakthrough Starshot devra s’associer avec des équipes universitaires et industrielles pour démarrer les études techniques de faisabilité. C’est à ces travaux, prévus pour durer cinq ans, que seront consacrés les 100 millions de dollars investis par le mécène Yuri Milner.

Parmi les défis à relever : la combinaison des plusieurs faisceaux lasers en un seul, très focalisé... un peu comme dans Star Wars.

Pour Abraham Loeb, les défis les plus difficiles à relever seront d’une part de « démontrer que plusieurs faisceaux lasers de basse énergie peuvent être combinés de façon cohérente en un seul faisceau très focalisé » (ce qui évoque un peu le rayon de l’Étoile de la mort de Star Wars !) et d’autre part de « concevoir une voile à la fois légère et résistante, absorbant moins d’un cent-millième de l’énergie du faisceau laser, sous peine de fondre. »

Lorsque ces études de faisabilité seront faites, la seconde phase consistera à construire un prototype à échelle réduite du système de lancement, pour environ un milliard de dollars sur une décennie. La phase finale, elle, sera la construction du système complet, pour un coût encore dix fois plus important, comparable par exemple à celui du télescope James Webb.

Preuve que l'effet d'entraînement du Breakthrough Starshot est réel, la Nasa aurait elle-même commencé à réfléchir à un projet de voyage interstellaire, pour un lancement en 2069...

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