Parmi tous les projets de sondes interstellaires à destination de l'étoile Proxima du Centaure, située à seulement 4,2 années-lumière de la Terre, celui du programme Starlight de l'université de Californie soutenu par la Nasa et la fondation Breakthrough Initiatives a cela d'intéressant qu'il fait le pari d'envoyer une sonde là-bas en seulement 20 ans. Un voyage étonnement court quand on sait qu'un véhicule spatial à propulsion chimique, tel que celui qui nous a emmenés sur la Lune il y a près de 50 ans, aurait besoin de 100.000 ans pour y parvenir !

Alpha du Centaure est un système composé de trois étoiles. Alpha Centauri A et Alpha Centauri B en sont les composantes principales, formant une étoile double. Quant à la troisième, Alpha Centauri C, aussi appelée Proxima du Centaure, elle est une naine rouge bien moins lumineuse, et surtout connue pour être l'étoile la plus proche du Soleil. Ce système abrite au moins une planète, qui tourne autour d'Alpha Centauri B. Provisoirement baptisée Alpha Centauri Bb, elle est une planète rocheuseplanète rocheuse. Mais, lors de la conférence Breakthrough Discuss qui s'est tenue les 11 et 12 avril en Californie, la détection d'une possible deuxième exoplanèteexoplanète a été annoncée.

Un voyage de quelques décennies plutôt que plusieurs millénaires

L'idée est d'utiliser une voile photonique tractant une sonde minuscule de quelques grammes tout au plus et tenant dans la main. Cette voile sera propulsée par des rayons laserlaser envoyés depuis la Terre. Cette utilisation de la lumièrelumière, comme système de propulsion, est la seule façon d'atteindre les étoiles voisines à l'échelle d'une vie humaine. Cela dit, compte tenu de la distance dont il est question, tout de même 40.000 milliards de kilomètres, et du fait que la sonde devra atteindre environ 20 % de la vitesse de la lumièrevitesse de la lumière quand nos sondes actuelles ne dépassent pas les 0,01 %, la réalisation de ce laser basé sur Terre est le plus grand défi du projet.

Il y a quelques jours, l'équipe du projet a testé avec succès un prototype de la sonde qui pourrait réaliser ce voyage interstellaire. Ce test a consisté à envoyer un prototype très précurseur d'une sonde interplanétaire, par ballonballon, à plus de 32.000 mètres dans la stratosphèrestratosphère. Le but était de tester les fonctionnalités et les performances de ce « satellite » lilliputien. Tirant parti des progrès de la miniaturisation, tous les éléments nécessaires à une mission d'exploration, comme les caméras, les détecteurs, le système de navigation et l'équipement de communication seront installés sur cette sonde de la taille d'une main humaine. Prochaine étape, un vol suborbitalsuborbital prévu l'année prochaine.

Prototype très précurseur d'une sonde interplanétaire. © University of California Santa Barbara (UCSB)

Plutôt que de créer une seule sonde, l'équipe espère que leurs recherches déboucheront sur la création de centaines, voire de milliers de ces vaisseaux pouvant visiter des exoplanètes dans des systèmes stellairessystèmes stellaires à proximité. À terme, le développement de cette technologie ouvrira la voie à une variété de missions qui auraient été considérées comme trop coûteuses ou impossibles à réaliser avec la technologie conventionnelle à propulsion chimique. En plus de ces voyages interstellaires, cette technologie pourrait faciliter des missions rapides et peu onéreuses d'exploration vers Mars et d'autres endroits du Système solaireSystème solaire. 

Proxima b : une mission pour explorer l'exoplanète la plus proche de nous

Article de Xavier DemeersmanXavier Demeersman, publié le 03/02/2017

Deux chercheurs proposent un moyen pour aller voir ce qu'il se passe sur Proxima b. Cette fascinante exoplanète, la plus proche de la Terre, est potentiellement habitable. La mission proposée, différente du projet Breakthrough Starshot, se déroulerait sur un temps beaucoup plus long, mais aurait l'énorme avantage de pouvoir se mettre en orbiteorbite autour de cet astreastre, voire de ramener des échantillons de son atmosphèreatmosphère.

L'exoplanète Proxima b fut sans aucun doute l'une des plus grandes découvertes scientifiques de 2016, et aussi l'une des plus sensationnelles. Dans notre voisinage galactique, se trouve l'étoile Proxima du CentaureProxima du Centaure (aussi appelée Proxima Centauri), située à seulement 4,2 années-lumièreannées-lumière de la Terre. Il s'agit d'une naine rouge, un peu plus âgée que notre étoile. Autour d'elle, gravite, dans sa zone habitable, une planète rocheuse un peu plus grande que la nôtre : Proxima b. Est-elle habitée ? Avons-nous des voisins ? Telle est l'une des premières questions que de nombreux Terriens se sont posées dès qu'ils ont appris son existence, il y a six mois.

Pour l'instant, on ne sait encore que très peu de choses à son sujet. Bien sûr, les spéculations vont bon train et plusieurs études très sérieuses s'accumulent, proposant des portraits-robots de son environnement, de son atmosphère, des conditions qui peuvent régner à la surface de cet astre synchronisé avec son soleil (c'est-à-dire qui lui présente toujours la même face).

Pas de doute que, dans un avenir relativement proche, les nouvelles générations d'instruments aideront à mieux discerner Proxima b. Mais quoi de mieux, pour faire plus ample connaissance avec elle, que de se rendre sur place ? Pour nous, humains, il va sans doute falloir attendre encore longtemps. Pour des sondes éclaireuses, en revanche, cela pourrait se faire dans les décennies à venir. C'est en tout cas le vœu du milliardaire israélo-russe Yuri Milner (et de beaucoup de chercheurs, au premier rang desquels le célèbre Stephen HawkingStephen Hawking). Celui-ci a mis 100 millions de dollars sur la table (soit 93 millions d'euros) pour initier le projet Breakthrough Starshot. L'homme (et nous tous avec lui je suppose) voudrait voir de son vivant à quoi ressemble cette planète.

Une alternative au projet Breakthrough Starshot

Son projet a pour ambition d'expédier des nanosondes équipées de voiles très fines à destination de Proxima. Celles-ci seraient poussées par de puissants lasers tirés depuis la Terre (ou sa banlieue) et voyageraient ainsi à 20 % de la vitesse de la lumière. Elles ne mettraient que vingt ans pour arriver. L'un des grands avantages, c'est que cette méthode est plutôt rapide. L'inconvénient, c'est que les engins ne feront que passer, et ce, à grande vitesse. Le survolsurvol sera donc très bref, de l'ordre de quelques secondes.

Dans leur article publié dans la revue The Astrophysical Journal Letters, René Heller, du Max PlanckMax Planck Institute for Solar System Research, et Michael Hippke, spécialiste des technologies de l'information, proposent une expédition alternative à celle de Breakthrough Starshot. Ce serait de petites sondes, également portées par des voiles, qui auraient l'avantage de pouvoir s'attarder des mois autour de cette planète qui nous intrigue. Elles pourraient même, pourquoi pas, ramener sur Terre des échantillons de l'atmosphère.

Schéma du voyage d’une sonde équipée de grandes voiles solaires, au départ de la Terre (Earth, en anglais sur le schéma) et à destination de Proxima b, autour de l’étoile Alpha Centauri C, plus connue sous le nom de Proxima Centauri, ou Proxima du Centaure. Il faudrait 95 ans, à 4,6 % de la vitesse de la lumière, pour rallier Alpha Centauri A et B. La sonde serait ensuite ralentie pour pouvoir s’insérer en orbite en douceur autour de l’exoplanète. © PHL @ UPR Arecibo

Un aller-retour en 300 ans environ

Ce projet laisserait le temps à la (ou les) sonde(s) -- oui, cela pourrait être une flotte de dizaines ou de milliers de petits vaisseaux -- de s'installer en orbite autour de Proxima b pour l'étudier. Toutefois, le voyage ne pourrait pas être fait en vingt ans.

Les chercheurs proposent d'employer l'assistance photo-gravitationnelle pour faire accélérer ces sondes qui ne devront pas peser plus de 100 grammes. Pas besoin de construire des plateformes pour des tirs laser. Ce seront les photonsphotons du Soleil qui pousseront les voiles de ces sondes, qui devront être extrêmement fines (quelques atomesatomes d'épaisseur) et légères. Pour cela, René Heller et Michael Hippke ont pensé à un matériaumatériau très résistant et à l'avenir prometteur : le graphènegraphène.

Ainsi accélérés à 4,6 % de la vitesse de la lumière, les engins pourraient rejoindre Alpha Centauri A et B, en 95 ans environ. Il leur faudrait ensuite décélérer (et cela toujours grâce à l'assistance photo-gravitationnelle, en modifiant l'inclinaison des voiles) pour atteindre Alpha Centauri C alias Proxima du Centaure, la troisième étoile de ce système triple, 46 ans plus tard et réussir son insertion en orbite autour de sa planète compagne (la seule que l'on connaisse pour l'instant). Les chercheurs indiquent que cela ne peut être optimal que dans une certaine configuration des trois étoiles, laquelle est assez rare. En résumé, les deux prochaines fenêtresfenêtres de tir s'ouvrent en 2035 et, sinon, en 2115. Au mieux, les premières sondes de l'histoire de l'humanité à pénétrer un autre système planétaire arriveraient donc au cours du XXII^e siècle. À moins, bien sûr, que celles du projet Breakthrough Starshot aient pris l'ascendant.

Pourvue(s) d'un laser pour manœuvrer, la (ou les) sonde(s) pourrai(en)t ensuite regagner la Terre, après une année d'observation in situ. Au total, l'ensemble de la mission pourrait prendre quelque... 300 ans. Cela peut paraître long et peu attrayant mais la moisson scientifique serait énorme.

Enfin, et cela n'est pas inintéressant, si cette planète abrite des formes de vie « intelligentes », celles-ci pourraient remarquer notre présence via les flashsflashs lumineux créés par la réflexion de la lumière de l'étoile Proxima sur les grandes voiles des sondes (plusieurs dizaines de mètres d'envergure). « À mesure que la voile approcherait de leur système, [ces formes de vie] remarqueraient une nouvelle étoile dans leur ciel qui aurait presque exactement le même spectrespectre électromagnétique que leur étoile hôte, écrivent les deux auteurs dans les questions-réponses qu'ils ont mises en ligne. En principe, si ces habitants potentiels de Proxima sont capables d'identifier la voile comme étant artificielle, ils pourraient alors concevoir un moyen de trahir volontairement leur présence aux caméras à bord de la sonde ».