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Pour rejoindre Proxima b, l’exoplanète la plus proche, il faudra voyager (presque) à la vitesse de la lumière

Proxima b
Des astronomes ont annoncé la semaine dernière avoir découvert une exoplanète très voisine de notre Terre et potentiellement habitable. Elle évolue en orbite autour de l’étoile la plus proche de notre planète, Proxima du Centaure, et se situe à 4,25 années-lumière soit la bagatelle de quarante mille milliards de km, soit 700 000 fois la distance Terre-Mars. Selon les spécialistes, Proxima b, c’est le nom de cette planète, possèderait les conditions propices à la vie. Pour l’instant on n’en sait rien. Pour éclaircir nos idées, il suffit d’y aller…
 
La recherche des exoplanètes bat son plein depuis quelques années. On en découvre presque tous les jours à tel point que l’on peut se demander si cette focalisation des astronomes dans la recherche d’une nouvelle planète n’est pas un peu inquiétante.  Notre belle planète bleue est-elle donc arrivée au bout du rouleau et songe-t-on déjà à émigrer aux confins de l’espace ? Cet accès d’anxiété passé, on observera que la planète Proxima b semble présenter de fortes similitudes avec la Terre. Ne serait-ce que par curiosité, ne serait-il pas intéressant d’aller y jeter un œil ?
 
Le problème, c’est que cette exoplanète qui tourne autour de l’étoile la plus proche de nous, se situe tout de même à une forte distance. Avec les moyens actuels de propulsion les plus rapides, comme ceux de la sonde New Horizon qui est partie pour Pluton à la vitesse de 17 km à la seconde, il faudrait 78 000 ans pour rejoindre notre destination. Voyage un peu longuet, à l’échelle humaine.
 
Alors, les astronomes et autres spécialistes des fusées déploient toutes les capacités de leurs neurones pour trouver une solution et nous offrir un voyage un peu plus rapide. Plusieurs projets sont en lice, plus ou moins fous. Certains imaginent de récupérer le souffle d’une explosion de charges nucléaires afin d’atteindre une vitesse d’accélération équivalente à 5 % de la vitesse de la lumière, soit 15 000 km/s. À cette vitesse, le voyage durerait quand même un bon siècle, et rien ne garantit l’état des astronautes qui auraient été soumis à de telles explosions nucléaires.
 
Un autre projet consiste à maîtriser la fusion nucléaire pour construire un moteur capable de nous emmener à 10 % de la vitesse de la lumière, soit 30 000 km/s. Dans l’hypothèse où l’on parvienne à maîtriser cette technologie et surtout à trouver du carburant suffisant pour aller si loin, le voyage durerait 36 ans.
 
Une autre solution a été dévoilée en avril dernier, le jour de l’anniversaire du premier vol de Gagarine. Il s’agit du projet Starshot qui ambitionne de rallier l’étoile Proxima du Centaure et donc sa planète Proxima b à 20 % de la vitesse de la lumière. À 60 000 km/s, le voyage ne durerait que 20 ans. Le projet repose sur une technologie en apparence complètement folle : propulser des mini sondes –des nanocrafts– par des rayons lasers ultra puissants. Ce projet pourrait être remisé au catalogue des idées infaisables, mais nous devons hésiter avant de procéder à ce classement vertical. En effet, le concept est soutenu par l’astrophysicien Stephen Hawking qui n’est pas à proprement parler un fantaisiste. Il est financé par un milliardaire russe, passionné d’espace, Yuri Milner, qui a déjà versé 100 millions de dollars pour réaliser très prochainement un « proof of concept » ; et dans le comité de direction du projet on retrouve un certain Mark Zuckerberg le fondateur de Facebook, parmi d’autres personnalités, prêtes à injecter leurs milliards. Dans ce cas, il faut regarder d’un peu plus près ce projet qui ressemble à de la science-fiction.
 
Stephen Hawking
 
Le projet Breakthrough Starshot a pour objectif d'envoyer des milliers de sondes spatiales d'environ 1 gramme, équipées de voiles solaires, vers Proxima du Centaure. Le faible poids de ces sondes, allié à la puissance de lasers terrestres utilisés pour les propulser (jusqu'à 100 GW) permettrait à ces dernières d'atteindre 20 % de la vitesse de la lumière dans le vide et ainsi de pouvoir nous retourner des images des exoplanètes tournant autour d'Alpha du Centaure d'ici environ 20 ans.
 
Pour Mark Zuckerberg, s’exprimant dans un communiqué au lancement du projet, « La nouvelle idée ici est qu'au lieu d'utiliser un grand vaisseau spatial brûlant beaucoup de combustible comme les gens ont tendance à imaginer un voyage spatial traditionnel, nous allons créer une flotte de petits engins spatiaux - ou nanocraft - que nous pouvons accélérer à 20% de la vitesse de la lumière en utilisant un réseau de faisceaux laser depuis la surface de notre planète. »
 
Les nanocrafts sont des astronefs robotiques de l’ordre du gramme, comprenant deux modules principaux : la Starship d’abord. La loi de Moore ayant permis une diminution spectaculaire de la taille des composants microélectroniques, il est possible aujourd’hui d’envisager des modules spatiaux entièrement fonctionnels, à l’échelle du gramme. Ces sondes seront dotées d'une part, d'équipements identiques (communication via un laser intégré, stockage d'énergie, éventuellement le contrôle de la voile...) et d'autre part, d’équipements spécifiques (selon les sondes, appareil photographique, détecteur radio, analyseur de molécules...) leur permettant de remplir une mission.
L’autre partie du dispositif est la LIghtSail. Les progrès des nanotechnologies permettent de produire des métamatériaux de plus en plus minces et légers. Ces technologies autorisent la fabrication de voiles de quelques centaines d’atomes, pesant moins d’un gramme pour une surface de voile de 4 m2 (2m x 2m).
 
 
 
Ces sondes seraient lâchées par milliers sur une orbite haute par un vaisseau mère. Elles seraient alors accélérées en une fois par le rayon laser.
 
L'émetteur laser a pour but d'éclairer la voile solaire et d'accélérer la sonde spatiale grâce à la pression de radiation. La puissance du laser sera de l'ordre de 100 GW. Le rayon laser sera en fait généré par combinaison de plusieurs lasers de puissance inférieure. L'impulsion laser durera 10 minutes environ, délivrant 1 TJ à la voile et permettant à la sonde spatiale d'atteindre sa vitesse de croisière (0,2 c).
 
 
L’astrophysicien français, Francis Rocard, interrogé par nos confrères de Sciences et Avenir affirme : « C’est un projet fou, mais pas impossible ! » Il ajoute : « Ce qui est intéressant ici, c'est l'idée d'utiliser des sondes très petites. Les technologies permettant d'atteindre une telle miniaturisation n'existaient pas il y a 10 ans. L'avantage, c'est que plus l'engin est léger, plus il est facile à propulser. Et même si certains d'entre eux se perdent en route, cela augmente les chances que quelques-uns arrivent à bon port. »
 
 
Depuis la découverte de Proxima b, les scientifiques autour du projet sont atteints d’une immense excitation. Le physicien de Harvard Avi Loeb, membre du conseil du projet Starshot, confie à la revue Business Insider : « cette découverte fournit une cible idéale pour une mission de survol. ». Il poursuit, enthousiaste : « Cela nous permettra d'envoyer une flotte de sondes vers Proxima qui reverraient les images prises vers la Terre plus facilement ». Il faut préciser que les télescopes actuels ne peuvent pas photographier la nouvelle planète. Avi Loeb ajoute « La curiosité d’en savoir plus sur cette planète, surtout si elle peut accueillir de la vie, confère désormais au projet Starshot un caractère d’urgence. » Pour l’astrophysicien, l’enjeu est de nous offrir peut-être une planète de substitution. Il précise sa pensée : « La durée de vie de l’étoile Proxima est près d’un millier de fois plus longue que la durée de vie restante de notre Soleil. Par conséquent, une planète rocheuse habitable autour de Proxima serait l’endroit le plus naturel où notre civilisation pourrait aspirer à se déplacer, avant que notre Soleil ne meure, dans 5 milliards d’années. »
 
L’équipe de Starshot espère réaliser un lancement dans 2-3 ans, et atteindre Proxima environ 20 ans plus tard. Les photographies, quant à elles, prendraient au moins 4,24 années - la distance en années-lumière d'ici à l'étoile - pour revenir sur Terre. Alors, un peu de patience…