En ce qui concerne l'avenir de l'exploration spatiale, l'une des plus grandes questions est «comment et quand voyagerons-nous vers l'étoile la plus proche?» Et tandis que les agences spatiales réfléchissent à cette question et présentent des propositions depuis des décennies, aucune d’entre elles n’a dépassé le stade théorique. Pour la plupart, leurs efforts se sont concentrés sur d'éventuelles missions vers Mars et le système solaire externe.
Mais il y a des gens, comme le Dr Gerald Jackson, qui travaillent à rendre possible une mission interstellaire dans un avenir proche. Lui et son équipe de recherche, qui ont été financés par la NASA dans le passé, cherchent à créer un moteur d'antimatière qui sera capable d'atteindre (ou de dépasser) 5% la vitesse de la lumière. À cette fin, ils ont lancé une campagne Kickstarter pour financer leurs efforts.
Au fur et à mesure que les concepts de propulsion évoluent, l'antimatière a beaucoup à faire. Au fur et à mesure de la propulsion, elle a l'énergie spécifique la plus élevée de toute méthode connue, 100 fois plus que les réactions de fission / fusion et 10 milliards de fois plus que les propulseurs chimiques. Il est également le plus économe en carburant, nécessitant de simples milligrammes d'antimatière pour produire la même quantité d'énergie que des tonnes de carburant chimique.
Typiquement, ce concept théorique repose sur la collision entre l'hydrogène et l'antihydrogène (qui ont la même masse mais une charge opposée) pour générer une poussée. Ce processus libère de l'énergie et une pluie de particules (pions et muons), qui peuvent être canalisées par une buse magnétique pour générer une poussée.
Et tandis que des laboratoires comme le CERN produisent de l'antimatière et que des recherches sont en cours sur le stockage à grande échelle, il n'existe aucun système de propulsion qui pourrait transformer l'antimatière en poussée. Le Dr Jackson, diplômé de l'Université Cornell, espère changer cela. Avant d'entrer dans le secteur privé, Jackson a travaillé comme physicien accélérateur au Laboratoire national des accélérateurs Fermi pendant 14 ans.
En 2002, il a cofondé une société à responsabilité limitée (HBar Technologies) dans le but de développer des marchés commerciaux pour l'antimatière. En 2002, l’Institut des concepts avancés de la NASA (NIAC) a octroyé au Dr Jackson et à sa société 75 000 dollars pour développer un concept de mission qui pourrait parcourir 250 unités spatiales d’espace en 10 ans et avec une alimentation en carburant de 10 kg.
Ces spécifications exigeaient essentiellement la création d’une fusée à antimatière pouvant se déplacer jusqu’à l’héliopause dans une décennie. Le résultat était un concept de propulsion qui reposait sur un faisceau qui lancerait des antiprotons focalisés sur une voile pour générer une propulsion. Cette voile mesurerait 5 mètres de diamètre et serait composée d'un support en carbone d'un côté et d'une feuille d'uranium de l'autre (mesurant respectivement 15 et 296 microns d'épaisseur).
Lorsqu'une impulsion d'antiprotons est annihilée contre une petite section du côté de l'uranium, la fission qui en résulte provoque un élan. Comme le Dr Jackson l'a expliqué à Space Magazine par e-mail:
«Notez que les antiprotons ont une charge électrique négative, semblable à un électron. Lorsque les antiprotons pénètrent dans la voile, ils déplacent un électron en orbite autour d'un noyau d'uranium. Parce que les antiprotons et les électrons ne partagent aucun nombre quantique, l'antiproton tombe immédiatement en cascade dans l'état fondamental atomique, provoquant une forte probabilité d'interaction entre l'antiproton et un proton ou un neutron dans le noyau.
«En moyenne, un événement de fission entraîne la création de deux noyaux filles de masse à peu près égale. Ces filles voyagent dans des directions opposées avec une énergie cinétique de 1 MeV par proton ou neutron. Parce que les filles sont chargées, celle qui voyage plus loin dans la voile est absorbée et les transferts prennent de l'élan. L'autre fille vole dans l'espace avec une vitesse d'échappement de 4,6% de la vitesse de la lumière. Ce transfert sélectif de l'élan est une impulsion. »
Malheureusement, en raison de l'environnement budgétaire de l'époque, le NIAC a été contraint d'annuler son financement après l'octroi d'un deuxième tour. Pour cette raison, le Dr Jackson et ses collègues recherchent maintenant le soutien du public afin qu'ils puissent terminer leur travail sur la voile expérimentale et la préparer à l'exposition à un faisceau d'antiprotons.
Tout comme Project Starshot (qu'ils reconnaissent sur leur page de campagne), Jackson et son équipe cherchent à produire une proposition de mission interstellaire qui n'implique pas de raccourcis (c'est-à-dire entraînement de chaîne, trous de ver, portes étoiles, etc.). Starshot, comme vous vous en souvenez peut-être, demande un wafer et une voile laser qui serait capable d'atteindre des vitesses allant jusqu'à 20% de la vitesse de la lumière, faisant ainsi le voyage vers Alpha Centauri en 20 ans.
Dans le même ordre d'idées, une voile propulsée par des antiprotons qui pourrait atteindre des vitesses de 5% ou plus la vitesse de la lumière serait capable de se rendre à Alpha Centauri (ou Proxima Centauri) dans environ 90 ans. Pendant tout ce temps, la science derrière elle resterait dans le domaine de la physique établie, en cohérence avec les lois de Newton du mouvement et la théorie d'Einstein de la relativité restreinte.
"L'aspect révolutionnaire de la voile entraînée par l'antimatière est que l'antimatière n'est pas le carburant, mais plutôt la bougie d'allumage qui déclenche des réactions de fission", a déclaré Jackson. "Parce que les réactions de fission peuvent produire une poussée sans blindage lourd ou autres structures, la masse du système de propulsion peut être comparable à la masse de l'ensemble d'instruments."
Pour mener à bien leur projet, Jackson et ses collègues espèrent recueillir 200 000 $. En cas de succès, ils espèrent lancer des campagnes de suivi pour financer une série d'expériences de validation, des démonstrations de stockage et les détails de la mission. En fin de compte, leur objectif n'est rien de moins que de faire de la propulsion à l'antimatière une réalité, qu'ils espèrent un jour mener une mission interstellaire.
"Nous nous attendons à ce que ces campagnes fournissent les données nécessaires pour convaincre les gens de financer la production d'antimatière à grande échelle et une véritable mission vers un système solaire à proximité", a ajouté Jackson. «Le but de ces premières missions interstellaires est de fournir des informations sur ces autres systèmes solaires, par exemple s'ils sont habitables ou habités. Si ce dernier, nous voudrons étudier ou interagir avec ces formes de vie dans des missions de suivi. S'il est habitable et non habité, nous avons besoin d'informations suffisantes pour assurer le succès d'une mission migratoire habitée. »
Au moment de la rédaction de cet article, Jackson et ses collègues ont amassé 672 $ de leur objectif de 200 000 $. Cependant, la campagne a été lancée il y a seulement quelques jours et restera ouverte pendant encore 25 jours. Pour ceux qui souhaitent suivre leurs progrès ou qui souhaitent faire un don à leur cause, consultez les liens ci-dessous.
