La NASA présente un moteur qui propulse à 99% de la vitesse de la lumière

Presque chaque jour, les astronomes annoncent la découverte de telle ou telle exoplanète. A chaque fois, on se demande si celle-ci est habitable, ressemble ou pas à la Terre, pourrait accueillir des colonies humaines. Beaucoup se prennent à rêver mais il y a toujours un hic. La plus proche de ces exoplanètes est distante de plusieurs millions de kilomètres, et à l’allure où vont les vaisseaux spatiaux actuels, il faudrait plusieurs vies à des astronautes pour rejoindre ces lointaines terres promises. En revanche, si l’on inventait une fusée capable de se propulser à la vitesse de la lumière, tout changerait. Ce rêve fou de l’homme est peut-être en voie de se réaliser grâce à un inventeur génial ou complètement perché de la NASA qui vient de présenter son « Helical Engine », capable de voler à 99 % de la vitesse de la lumière soit presque 300 000 km à la seconde. Le voyage pour Mars prendrait 12 minutes et celui pour Neptune à peine quatre heures…

Le Dr David Burns est ingénieur à la NASA, au Marshall Space Flight Center situé dans l’Alabama. Il ne ressemble pas du tout au savant fou de Retour vers le futur. Au contraire, il a l’air tout à fait propret, sa coiffure n’est pas hirsute mais parfaitement sage, il porte élégamment costume et cravate et semble sorti du moule des meilleures écoles américaines. Cet ingénieur, à ses moments perdus, aime bien taquiner les équations. Que voulez-vous, on s’amuse comme on peut. Il adore la physique et connaît parfaitement toutes les théories d’Einstein. C’est pendant son temps libre qu’il a inventé quelque chose qui pourrait faire de lui l’homme le plus connu du monde, un homme dont la NASA érigerait une statue sur chacun de ses pas de tirs vers les étoiles.

Helical Engine

Son invention a un nom : Helical Engine que l’on pourrait traduire par « Moteur hélicoïdal ». Un moteur complètement révolutionnaire qui permettrait, selon son inventeur de se propulser à 99 % de la vitesse de la lumière. Une invention proposée à la NASA, et rendue publique ce 11 octobre sur le site même de l’agence américaine de l’espace.

Une invention qui fit immédiatement le buzz. En effet, si le moteur du Dr Burns fonctionne bien comme il le prévoit, c’est la porte grande ouverte à tous les voyages dans l’espace. Car aujourd’hui, nos vaisseaux spatiaux même les plus modernes, mêmes ceux du génial Elon Musk se traînent lamentablement. Il leur faut des années, voire des siècles pour atteindre la moindre exoplanète. Ce qui interdit tout projet de conquête humaine de l’espace lointain avant un bon bout de temps. Or si l’on pouvait voyager à 1 milliard de km/h c’est-à-dire à peu près la vitesse de la lumière, le monde sidéral est à portée de main. Imaginez que Mars se rapproche à 12 minutes de vol de la Terre. Ça change tout.

L’invention du Dr Burnes excite donc la curiosité. Qu’est-ce que ce moteur hélicoïdal ? Essayons de comprendre ce dont il s’agit.

Il y a un principe fondamental à tout déplacement dans l’espace : à chaque action, il y a une réaction. Si vous allumez un moteur en brûlant du carburant (du propergol), votre vaisseau spatial va subir une poussée, amplifiée dans le vide de l’espace. C’est ainsi que l’on se déplace depuis que les fusées existent.

Changer d’idée

David Burns a, lui, une autre idée. Il veut se passer de propergol et outrepasser le principe d’action-réaction. Il n’en a pas besoin dans son concept. Il a bien lu la théorie de la relativité et surtout celle de la relativité spéciale qui dit que les objets prennent de la masse à mesure qu’ils approchent de la vitesse de la lumière. Prenez un bloc de pierre d’un kilogramme et propulsez-le à la vitesse de 380 000 km/s, ce bloc pèsera alors plusieurs tonnes.

Mettez ce bloc dans une boîte en l’alignant à l’aide d’une tige et munissez-le de ressorts à l’avant et à l’arrière. Actionnez le bloc pour le faire rebondir d’avant en arrière. Si un ressort à l’intérieur de la boîte pousse le bloc, celui-ci glissera le long de la tige dans un sens tandis que la boîte reculera dans l’autre. Lorsque le bloc atteint l’extrémité de la boîte, il rebondit vers l’arrière et la direction du recul de la boîte change également. Il s’agit d’une action-réaction – également connue sous le nom de troisième loi du mouvement de Newton – et dans des circonstances normales, elle limite la boîte à des mouvements de va-et-vient. La boîte s’agite mais n’avance pas. Elle fera du surplace.

Mais, se demande Burns, si la masse du bloc était beaucoup plus grande lorsqu’il glisse dans une direction plutôt que dans l’autre ? Cela donnerait alors à la boîte une poussée plus forte à une extrémité qu’à l’autre. L’action dépasserait la réaction et la boîte accélérerait vers l’avant.

Ce changement de masse n’est pas interdit par la physique. Selon la théorie de la relativité restreinte d’Einstein, les objets gagnent de la masse à mesure qu’ils s’approchent de la vitesse de la lumière. Il « suffit » donc d’augmenter la masse d’un côté pour faire avancer l’ensemble. Et plus la vitesse augmente, plus l’ensemble du système se déplace vite.

Burns ne va pas utiliser des blocs de pierre pour faire marcher ses fusées. Il va les remplacer par des ions, ces atomes portant une charge d’électrons. Son principe s’inspire des accélérateurs de particules utilisées par les grandes organisations scientifiques pour leurs expériences en physique fondamentale.

Le Dr Burns veut ainsi placer des ions dans une boucle et les faire bouger plus rapidement à une extrémité de la boucle, et plus lentement à l’autre. L’inventeur améliorera même son idée en remplaçant la boucle fermée par une forme hélicoïdale, comme celle d’un ressort tendu.

« Le moteur accélère les ions confinés dans une boucle à des vitesses relativistes modérées, puis fait varier leur vitesse pour apporter de légers changements à leur masse. Le moteur déplace ensuite les ions d’avant en arrière le long de la direction de déplacement pour produire la poussée », écrit-il dans le résumé de présentation de son travail.

Il précise que son moteur n’a aucune pièce mobile, mis à part les ions qui se déplacent dans une ligne de vide, piégés par des champs électro-magnétiques. Il ajoute que son système n’utilise aucun gaz propergol.

Controverses inévitables

Sur le papier, l’invention de Burns semble géniale. Mais passer au stade concret est une autre affaire. En effet, selon la revue New Scientist, pour que le système fonctionne, il faudrait que la chambre hélicoïdale soit assez grande : 200 mètres de long sur 12 mètres de diamètre. De plus, l’énergie qu’il faudrait pour exercer une poussée devrait être phénoménale. Il faudrait produire 165 mégawatts d’énergie pour produire 1 newton de poussée. C’est l’équivalent d’une centrale électrique pour produire la force nécessaire pour accélérer un kilogramme de masse par seconde au carré. C’est beaucoup d’énergie pour pas grand-chose. Mais, dit le Dr Burns, dans l’espace, dans le vide sidéral, c’est autre chose. Cette énergie serait largement suffisante pour accélérer la vitesse, qui augmenterait la masse des ions jusqu’à atteindre 99 % de la vitesse de la lumière. D’autant, précise-t-il qu’il est possible de récupérer une grande partie de l’énergie que l’accélérateur perd en chaleur et en rayonnement.

L’autre difficulté que doit surmonter David Bruns est celle d’une loi de la physique fondamentale, celle de la conservation de l’élan, qui semble indépassable. Toutes les inventions qui ont travaillé sur un concept de moteur inertiel comme le moteur EM Drive se sont heurtés à ce mur. Martin Tajmar de l’Université de Technologie de Dresde en Allemagne, qui a effectué des tests sur l’EM Drive, pense que le moteur hélicoïdal subira probablement le même problème. « Tous les systèmes de propulsion inertielle – à ma connaissance – n’ont jamais fonctionné dans un environnement sans friction. Cette machine utilise la relativité restreinte, contrairement aux autres, ce qui complique le tableau », dit-il, mais « malheureusement il y a toujours de l’action-réaction ». David Burns est conscient de cette difficulté mais pense qu’il existe des moyens de contourner cette loi en conservant l’élan grâce à l’accélération de la rotation des ions.

Le Dr Burns est tout à fait conscient que son idée mérite d’être débattue, controversée, enrichie. Mais il affirme que cela vaut le coup d’essayer. Il n’a pas encore inventé le moteur du vaisseau spatial de Han Solo dans la guerre des étoiles ; il a seulement inventé un concept qui pourrait, selon le titre du New Scientist « Violer les lois de la physique ». Il sait qu’il lui reste un long chemin à parcourir, mais il assume le risque de toute innovation radicale : « Vous devez êtes préparés à vous mettre dans l’embarras. C’est difficile d’inventer quelque chose de nouveau et qui fonctionne vraiment ».