Atteindre les étoiles... Un rêve qui alimente les meilleurs (et les pires !) space opéras depuis des décennies, à grands coups de trous de ver et de passages en hyperespace. Mais le voyage interstellaire n'est pas que l'apanage de la science fiction ! Au XXe siècle, des idées très sérieuses ont émergé du cerveau d'une poignée de brillants physiciens et ingénieurs. Des vaisseaux nucléaires aux voiles solaires, des sondes inhabitées aux vaisseaux-mondes, les scénarios plausibles de ces rêveurs pragmatiques pour traverser le gouffre entre les étoiles ne manquent pas... à condition d'y mettre les moyens. Fera t-on un jour la course de Kessel en moins de 12 parsecs ? La réponse pourrait bien vous surprendre...

1. ATTEINDRE
LES ÉTOILES
Par Sébastien Carassou
Crédit : Bioware

2. ⚫ Conte philosophique critique sociale

3. LES DISTANCES
DANS L’UNIVERS

4. « L’espace est immense. Vraiment immense.
On n’a franchement pas idée de sa stupéfiante et
considérablement gigantesque immensité.
Je veux dire qu’on peut croire qu’en gros ça fait loin
comme d’ici au bistrot du coin
mais en fait c’est de la gnognote
comparé aux dimensions de l’espace. »
Introduction du Guide du voyageur galactique

5. La lumière
L’objet le plus rapide de l’univers
Vitesse de la lumière dans le vide :
300 000 km/s

9. La sonde Voyager 1
L’objet le plus lointain jamais envoyé par l’Humanité
Distance actuelle de la Terre :
+ de 21 heures-lumière
Crédit : NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

10. Crédit : IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Les étoiles
les plus proches du Soleil

11. Crédit : IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Les étoiles
les plus proches du Soleil
Temps de trajet de Voyager 1 :
+ de 76 000 ans

12. Crédit : ESA/Gaia/DPAC
La Voie Lactée, notre galaxie
(cartographiée par le satellite Gaia)
Nombre d’étoiles estimé :
Entre 100 et 400 milliards

13. Vous êtes ici
La Voie Lactée vue de face
(vue d’artiste)
Crédit : Nick Risinger
100 000 années-lumière

14. Galaxie d’Andromède
Voie Lactée
Galaxie du Triangle
Notre voisinage galactique
(simulation informatique)
Crédit : Frank Summers (STScI), Gurtina Besla (Columbia
University), and Roeland van der Marel (STScI)

15. SE DÉPLACER
DANS LE COSMOS

16. I.
LA PROPULSION
CHIMIQUE
Crédit : SpaceX

17. Crédit : SpaceX

18. Crédit : SpaceX
Le principe d’action-réaction
(3e loi de Newton)
À toute action correspond
une réaction égale
et de direction opposée

19. L’équation de Tsiolkovsky
: vitesse d’éjection des gaz
: masse finale de la fusée
: masse initiale de la fusée
: gain de vitesse de la fusée

20. Problème :
Il n’y a pas assez de masse dans tout l'univers
pour accélérer une fusée à propulsion chimique
vers les étoiles !
(Vitesses d’éjection des gaz trop faibles)

21. II.
VOILES SOLAIRES
Crédit : 20th Century Fox

24. IKAROS
(JAXA, 2010)
Lightsail-1
(Planetary Society, 2015)
Un concept déjà testé

25. Lightsail 2 déployé dans l’espace
(Planetary Society, 2019)
Crédit : Planetary Society

26. Le projet
Breakthrough Starshot
(2016 - ?)
Crédit : BreakThrough Starshot

27. Objectif : prendre des photos rapprochées
de l’exoplanète Proxima b
(vue d’artiste)
Distance de la Terre :
4,2 années-lumière
Crédit : ESO/M. Kornmesser

28. Le projet
Breakthrough Starshot
(2016 - ?)
Crédit : BreakThrough Starshot
Coût estimé :
10 milliards de $

29. Crédit : IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Temps de trajet des nanosondes :
20 ans
Voyage vers Proxima Centauri
avec une voile photonique
(vitesse max : 20% de la vitesse de la lumière)

30. Crédit : Dreamworks Pictures
III.
LA PROPULSION
NUCLÉAIRE PULSÉE

31. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion nucléaire pulsée

32. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion nucléaire pulsée
Vitesse atteignable :
3% de la vitesse
de la lumière

35. Temps de trajet du vaisseau :
130 ans
Crédit : IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Voyage vers Proxima Centauri
avec un vaisseau à propulsion nucléaire pulsée
(vitesse max : 3% de la vitesse de la lumière)

36. Problème :
Remplir un vaisseau
d’explosifs nucléaires :
une bonne idée ?
Crédit : United States Department of Defense

37. Signature du traité d'interdiction partielle
des essais nucléaires
5 août 1963
Crédit : National Archives and Records Administration

38. IV.
LA PROPULSION À
FUSION NUCLÉAIRE
Crédit : Sony Pictures Entertainment

39. Crédit : Sony Pictures Entertainment

40. Le projet Daedalus
(1973-1978, British Interplanetary Society)

41. Crédit : IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Objectif : envoyer une sonde inhabitée
vers l’étoile de Barnard
en moins de 50 ans

42. (Deutérium, Hélium 3)
50 millions
de pastilles !
Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à fusion nucléaire

43. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à fusion nucléaire

44. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à fusion nucléaire

45. Crédit : IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Voyage vers l’étoile de Barnard
avec un vaisseau à fusion nucléaire
(vitesse max : 12% de la vitesse de la lumière)
Temps de trajet du vaisseau :
50 ans

46. Crédit : Adrian Mann
111 m
200 m
50 000 tonnes

47. Crédit : Qiao Chen
Problème 1 :
Construire un vaisseau
de 50 000 tonnes
en orbite

48. Problème 2 :
On ne maîtrise pas encore
la fusion nucléaire
Crédit : Eye Steel Film

49. Problème 3 :
L’hélium 3 est très rare
sur Terre
Crédit : Retro Visor, Space Engine

50. V.
LA PROPULSION
À ANTIMATIÈRE
Crédit : 20th Century Fox

51. L’antimatière,
sœur jumelle de la matière
Crédit : Berkeley Lab
Hydrogène Anti-hydrogène

52. +
-
Matière et antimatière s’annihilent
Anti-électron
(positon)
Électron
Rayons
Gamma

53. Crédit : Atomic Archive
Explosion de Fat Man à Nagasaki (9 août 1945):
20 000 tonnes de TNT
Énergie libérée par l’annihilation
d’1g de matière et 1g d’antimatière :
~ 43 000 tonnes de TNT

54. +
-
L’annihilation d’un proton et d’un antiproton
Proton
Antiproton
Pions
Muons

55. +
-
L’annihilation d’un proton et d’un antiproton
Proton
Antiproton
Rayons
Gamma

56. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à antimatière

57. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à antimatière

58. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à antimatière

59. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à antimatière

60. Crédit : Colas Grasset
Principe de la
propulsion à antimatière

61. Temps de trajet du vaisseau :
40 ans
Crédit : IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Voyage vers Proxima Centauri
avec un vaisseau à antimatière
(vitesse max : 50% de la vitesse de la lumière)

62. Crédit : Retro Visor, Space Engine
Problème 1 :
Un vaisseau de
700 km de long !

63. Problème 2 :
L’antimatière est la
substance la plus chère
au monde
1 gramme = 1 million de milliards d’€
Crédit : Maximilien Brice and Julien Ordan/CERN

64. Crédit : Chukman So
Problème 3 :
L’antimatière est difficile
(et dangereuse !)
à stocker

65. Crédit : Bioware
Conclusion :
Atteindre les étoiles
est physiquement possible…
Mais extrêmement coûteux !

66. Pour aller plus loin