Des scientifiques développent un système guidé par laser capable d’envoyer un vaisseau spatial sur Mars en 45 jours

La NASA prévoit qu’il faudra environ 500 jours aux humains pour atteindre la planète rouge, mais les ingénieurs canadiens affirment qu’un système à base de laser pourrait réduire ce voyage à seulement 45 jours.

L’agence spatiale américaine prévoit d’envoyer un équipage sur la planète rouge au milieu des années 1930, à peu près au même moment où la Chine prévoit également de faire atterrir des humains sur Mars.

Des ingénieurs de l’Université McGill à Montréal, au Canada, affirment avoir mis au point un système de propulsion laser thermique, dans lequel un laser est utilisé pour chauffer l’hydrogène.

Il s’agit d’une propulsion à énergie dirigée, utilisant de gros lasers tirés de la Terre pour alimenter les panneaux photovoltaïques d’un vaisseau spatial, qui génèrent de l’électricité, et donc de la propulsion.

Le vaisseau spatial accélère très rapidement lorsqu’il est proche de la Terre, puis fonce vers Mars pendant le mois suivant, lançant le vaisseau principal pour atterrir sur la planète rouge et renvoyant le reste du vaisseau sur Terre pour recyclage pour le prochain lancement.

Atteindre Mars en seulement six semaines était quelque chose que l’on croyait auparavant possible uniquement avec des fusées à fission, qui présentent un risque radiologique accru.

Le vaisseau spatial accélère très rapidement lorsqu'il est proche de la Terre, puis fonce vers Mars pendant le mois suivant, lançant le vaisseau principal pour atterrir sur la planète rouge et renvoyant le reste du vaisseau sur Terre pour recyclage pour le prochain lancement.

Le vaisseau spatial accélère très rapidement lorsqu’il est proche de la Terre, puis fonce vers Mars pendant le mois suivant, lançant le vaisseau principal pour atterrir sur la planète rouge et renvoyant le reste du vaisseau sur Terre pour recyclage pour le prochain lancement.

La NASA prévoit qu'il faudra environ 500 jours aux humains pour atteindre la planète rouge, mais les ingénieurs canadiens affirment qu'un système à base de laser pourrait réduire ce voyage à seulement 45 jours.  impression d'artiste

La NASA prévoit qu’il faudra environ 500 jours aux humains pour atteindre la planète rouge, mais les ingénieurs canadiens affirment qu’un système à base de laser pourrait réduire ce voyage à seulement 45 jours. impression d’artiste

Parler à univers aujourd’huiL’équipe à l’origine de l’étude a déclaré que ce système pourrait permettre un transport rapide dans le système solaire.

La propulsion à énergie dirigée n’est pas une idée nouvelle – elle a récemment fait la une des journaux avec Breakthrough Starshot, un projet qui vise à utiliser des lasers pour envoyer de minuscules sondes à voile lumineuse vers le système stellaire le plus proche, Proxima Centauri, à des vitesses relativistes.

Le système utilise des lasers pour propulser un vaisseau spatial dans l’espace lointain, à des vitesses relatives – une fraction de la vitesse de la lumière – et plus le laser est puissant, plus le vaisseau spatial est rapide.

Certaines recherches prédisent qu’il pourrait envoyer un satellite de 200 livres sur Mars en seulement trois jours, et un vaisseau spatial plus grand nécessiterait environ une à six semaines.

Les concepts nécessitent un réseau laser d’une capacité de gigawatt sur Terre, qui peut être lancé dans l’espace, et dirigé vers une voile légère attachée à un vaisseau spatial pour l’accélérer à des vitesses élevées – à une fraction de la vitesse de la lumière.

Emmanuel Doblay, diplômé de McGill et étudiant à la maîtrise en génie aérospatial à la TU Delft, a publié un article suggérant que cela pourrait s’appliquer à un voyage sur Mars.

La propulsion à énergie dirigée n'est pas une idée nouvelle - elle a récemment fait la une des journaux avec Breakthrough Starshot, un projet qui vise à utiliser des lasers pour envoyer de minuscules sondes à voile lumineuse vers le système stellaire le plus proche, Proxima Centauri, à des vitesses relativistes.

La propulsion à énergie dirigée n’est pas une idée nouvelle – elle a récemment fait la une des journaux avec Breakthrough Starshot, un projet qui vise à utiliser des lasers pour envoyer de minuscules sondes à voile lumineuse vers le système stellaire le plus proche, Proxima Centauri, à des vitesses relativistes.

L'agence spatiale américaine prévoit d'envoyer un équipage sur la planète rouge au milieu des années 1930, à peu près au même moment où la Chine prévoit également de faire atterrir des humains sur Mars.  impression d'artiste

L’agence spatiale américaine prévoit d’envoyer un équipage sur la planète rouge au milieu des années 1930, à peu près au même moment où la Chine prévoit également de faire atterrir des humains sur Mars. impression d’artiste

Il a déclaré à Universe Today: “L’application ultime de la propulsion à énergie dirigée serait de propulser une voile légère dans les étoiles pour un véritable voyage interstellaire, une possibilité qui a motivé notre équipe qui a mené cette étude.

Nous étions intéressés par la façon dont la même technologie laser pourrait être utilisée pour une transmission rapide dans le système solaire, ce qui, nous l’espérons, sera un point de départ à court terme qui pourra démontrer cette technologie.

Le vaisseau spatial virtuel de l’équipe nécessite la construction d’un réseau laser de 32 pieds de diamètre et de 100 mégawatts quelque part sur Terre.

Comment ça fonctionne

Un réseau de lasers de 32 pieds et 100 watts tire un faisceau ciblé sur un vaisseau spatial en orbite terrestre basse.

Le laser est focalisé dans la chambre de chauffage à hydrogène via un réflecteur gonflable, qui fonctionne de la même manière qu’un panneau solaire – mais consomme plus de puissance.

Le propulseur à hydrogène à l’intérieur de la chambre est évacué par une tuyère qui propulse le vaisseau spatial vers l’avant.

Cela génère suffisamment de poussée pour propulser le vaisseau spatial à des vitesses élevées.

Il devrait atteindre Mars dans les six semaines suivant son lancement.

“Notre approche utilisera un flux laser plus intense sur le vaisseau spatial pour chauffer directement le propulseur, semblable à une chaudière à vapeur géante”, a déclaré Dobelli.

“Cela permet au vaisseau spatial d’accélérer rapidement tout en restant proche de la Terre, de sorte que le laser n’a pas besoin d’être focalisé loin dans l’espace.”

En atteignant Mars, il pourrait pénétrer dans l’atmosphère, permettant à la cabine de l’équipage de se séparer et d’atterrir.

Nous pensons que nous pourrions même utiliser le même moteur-fusée alimenté par laser pour ramener le propulseur sur l’orbite terrestre, après qu’il ait envoyé le rover principal sur Mars, lui permettant d’être rapidement recyclé pour le prochain lancement.

Ceci, compte tenu de la tendance actuelle au développement de la technologie laser optique, serait suffisant pour alimenter un vaisseau spatial à destination de Mars.

Il fonctionne en focalisant un laser dans une chambre de chauffage à hydrogène via un réflecteur gonflable – le propulseur à hydrogène est évacué à travers une buse pour le pousser vers l’avant.

“Notre approche utilisera un flux laser plus intense sur le vaisseau spatial pour chauffer directement le propulseur, semblable à une chaudière à vapeur géante”, a déclaré Dobelli.

“Cela permet au vaisseau spatial d’accélérer rapidement tout en restant proche de la Terre, de sorte que le laser n’a pas besoin d’être focalisé loin dans l’espace.”

“Notre vaisseau spatial de type Grester accélère très rapidement tout en restant proche de la Terre, et cette méthode pourrait aider à le ramener de Mars, où il n’y aurait pas de grand réseau laser prêt à être envoyé”, a expliqué Doblay.

“Nous pensons que nous pouvons même utiliser le même moteur de fusée à laser pour ramener le propulseur sur l’orbite terrestre, après qu’il ait lancé le rover principal sur Mars, lui permettant d’être rapidement recyclé pour le prochain lancement”, a-t-il déclaré à Universe Today.

Le réflecteur gonflable est la clé du bon fonctionnement de la technologie, car il sera conçu pour être hautement réfléchissant afin de pouvoir maintenir plus de puissance laser par unité de surface que le panneau photovoltaïque.

C’est ce qui rend la tâche possible avec un réseau laser relativement modeste – 32 pieds de diamètre – au sol.

En réduisant le temps passé dans l’espace, les astronautes rencontrent des niveaux de rayonnement inférieurs, ce qui pourrait rendre le voyage vers Mars et retour plus sûr.

Tous les nouveaux éléments seront nécessaires pour permettre au vaisseau spatial d’atteindre Mars dans les six semaines – bien en deçà des neuf mois que la NASA avait prédits.

“Des réseaux de lasers à fibre optique qui agissent comme un seul élément optique, des structures spatiales gonflables peuvent être utilisées pour focaliser le faisceau laser lorsqu’il atteint le vaisseau spatial dans la chambre de chauffage”, a déclaré Dobelli.

Également “développer des matériaux à haute température qui permettraient au vaisseau spatial de se briser contre l’atmosphère martienne à son arrivée”.

La capacité à casser l’ambiance est l’astuce qui permettra un come-back.

Le problème est que bon nombre de ces technologies en sont encore à leurs balbutiements et n’ont pas été testées dans le monde réel, ce qui soulève des questions sur leur faisabilité d’ici 2035.

“La chambre thermique du laser est probablement le plus grand défi”, a déclaré Doblay à Universe Today, sceptique quant à la possibilité de contenir de l’hydrogène gazeux.

Des ingénieurs de l'Université McGill à Montréal, au Canada, affirment avoir mis au point un système de propulsion laser thermique, dans lequel un laser est utilisé pour chauffer l'hydrogène.  impression d'artiste

Des ingénieurs de l’Université McGill à Montréal, au Canada, affirment avoir mis au point un système de propulsion laser thermique, dans lequel un laser est utilisé pour chauffer l’hydrogène. impression d’artiste

Il demande s’il peut être contenu parce qu’il est “chauffé par le faisceau laser à des températures supérieures à 10 000 K tout en gardant les murs de la pièce au frais ?”

Nos modèles disent que c’est possible, mais les essais pilotes à grande échelle ne sont pas possibles actuellement car nous n’avons pas encore construit les lasers de 100 MW requis.

Le professeur Andrew Higgins de McGill, qui a supervisé les travaux de Doplay, a déclaré : “Être capable de fournir de l’énergie au plus profond de l’espace via des lasers serait une technologie perturbatrice pour la poussée et la puissance.

Notre étude a examiné l’approche thermique des lasers, ce qui semble encourageant, mais la technologie laser elle-même change vraiment la donne.

Les résultats ont été publiés en prépublication le arXiv.

La NASA prévoit d’envoyer une mission habitée sur Mars dans les années 2030 après le premier atterrissage sur la Lune

Mars est devenu le prochain pas de géant pour l’exploration de l’espace par l’humanité.

Mais avant que les humains n’atteignent la planète rouge, les astronautes feront une série de petits pas vers la Lune lors d’une mission d’un an.

Des détails importants sur l’orbite lunaire ont été révélés dans le cadre de la chronologie des événements qui ont conduit à des missions sur Mars dans les années 1930.

La NASA a présenté son plan en quatre étapes (photo) qui, espère-t-elle, permettra un jour aux humains de visiter Mars lors du sommet Humans to Mars qui s'est tenu hier à Washington, DC.  Cela impliquera de multiples missions sur la Lune au cours des prochaines décennies

La NASA a présenté son plan en quatre étapes (photo) qui, espère-t-elle, permettra un jour aux humains de visiter Mars lors du sommet Humans to Mars qui s’est tenu hier à Washington, DC. Cela impliquera de multiples missions sur la Lune au cours des prochaines décennies

En mai 2017, Greg Williams, directeur adjoint adjoint de la NASA pour la politique et la planification, a présenté le plan en quatre étapes de l’agence spatiale qui, espère-t-elle, permettra un jour aux humains de visiter Mars, ainsi que le calendrier prévu pour cela.

La première et la deuxième étape Il comprendra plusieurs vols dans l’espace lunaire, pour permettre la construction d’un habitat qui fournira une zone de rassemblement pour le vol.

Le dernier élément matériel livré sera le véritable rover Deep Space Transport qui sera ensuite utilisé pour transporter un équipage sur Mars.

Une simulation de la vie sur Mars sera menée pendant un an en 2027.

Les troisième et quatrième phases débuteront après 2030 et comprendront des vols d’équipage durables vers le système Mars et la surface martienne.

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