Vaisseaux interplanétaires sans moteurs

article original publié par Science @ Nasa
auteur : Trudy E. Bell
traduction de Didier Jamet
9 SEPTEMBRE 2002

Les Johnson tient entre ses mains une fibre de carbone extrêmement légère qui pourrait être mise en œuvre dans la construction d’une voile solaire spatiale géante.
Les Johnson tient entre ses mains une fibre de carbone extrêmement légère qui pourrait être mise en œuvre dans la construction d’une voile solaire spatiale géante.

Science@Nasa

Cependant les systèmes les plus efficaces seront peut-être ceux qui n’embarqueront pas une seule goutte de carburant. En fait, ce ne seront plus des fusées. A la place, dans un grand style pionnier, elles vivront « avec ce qu’elles trouveront sur place », s’approvisionnant en énergie sur les ressources naturelles abondantes dans l’espace, tout comme les pionniers d’autrefois se nourrissaient de baies, de racines et du produit de la chasse.

Ici les favoris sur la ligne de départ sont les voiles solaires et les voiles à plasma. Bien que le résultat final soit le même, les principes de fonctionnement sont très différents.

Une voile solaire est une gigantesque surface réalisée dans un matériau arachnéen hautement réfléchissant déployée dans l‘espace pour capturer la lumière du Soleil (ou d’un rayon laser ou micro-onde émis depuis la Terre).

Pour des missions très ambitieuses, les voiles pourraient couvrir une superficie de plusieurs kilomètres carrés.

Les voiles solaires tirent profit du fait que les photons solaires, bien que sans masse, n’en sont pas moins pourvus d’un moment – plusieurs micro newtons (environ le poids d’une petite pièce de monnaie) par mètre carré à la distance de la Terre. Cette délicate pression de radiation accélérera doucement mais sûrement la voile et sa charge utile à l’opposé du Soleil, atteignant des vitesses de l’ordre de 240 000 kilomètres par heure, 66 par seconde.

Une idée reçue erronée au sujet des voiles solaires est qu’elles captureraient le vent solaire, ce courant d’électrons énergétiques et de protons qui jaillit des couches externes de l’atmosphère solaire. Il n’en est rien. Les voiles solaires tirent leur vitesse de la lumière du Soleil. Il est cependant possible de capter l’énergie cinétique du vent solaire en utilisant des « voiles à plasma ».

Les voiles à plasma sont calquées sur le principe du champ magnétique terrestre. De puissants électroaimants embarqués entoureraient le vaisseau d’une bulle magnétique de 15 ou 20 kilomètres de diamètre.

Les particules chargées du vent solaire se déplaçant à grande vitesse pousseraient la bulle magnétique, de la même façon qu’ils poussent sur le champ magnétique terrestre. Cependant la Terre ne se déplace pas quand elle subit cette pression – notre planète est trop massive. Mais un vaisseau spatial serait progressivement poussé loin du Soleil. (un atout supplémentaire : de la même manière que le champ magnétique terrestre protège notre planète des rayonnements de haute énergie dus aux explosions solaires et aux rayons cosmiques, une voile à plasma magnétique serait un bouclier efficace pour les occupants du vaisseau).

Bien sûr, la première et seule technologie sans carburant testée et approuvée reste l’assistance gravitationnelle. Quand un vaisseau se balance après une planète, il peut lui dérober un peu de son moment orbital. Ça ne change quasiment rien pour la planète, mais ça peut donner un spectaculaire coup d’accélérateur à un vaisseau spatial.

Par exemple, quand le vaisseau Galileo pris son élan en profitant de l'assistance gravitationnelle de la Terre en 1990, la vitesse du vaisseau augmenta de près de 18 700 kilomètres par heure, cependant que la Terre vit sa vitesse orbitale ralentir de moins de 2 milliardièmes de centimètre par an.

L’assistance gravitationnelle est susceptible de venir en complément de tout autre système de propulsion.

D’accord, maintenant que vous filez au travers des espaces interplanétaires, comment ralentissez-vous une fois parvenu à destination pour vous injecter sur une orbite parking et préparer l’atterrissage ? Avec la propulsion chimique, la technique traditionnelle consiste à allumer les rétrofusées – et là encore, cela suppose d’importantes quantités de carburant à bord.

Une option beaucoup plus économique et prometteuse serait l’aérofreinage – freiner le vaisseau par friction avec l’atmosphère de la planète de destination.

L’astuce, bien sûr, consiste à ne pas laisser le vaisseau interplanétaire arrivant à très haute vitesse se consumer tandis qu’il plongerait à travers les couches supérieures de l’atmosphère.

Mais les scientifiques de la NASA ont le sentiment que, avec un bouclier thermique conçu de façon appropriée, il serait possible pour beaucoup de missions d’être capturées en orbite autour d’une planète de destination avec un seul passage au travers de la haute atmosphère.



Suite de cet article : Cap sur Mars, en avant toute !
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