Maggio 21, 2022

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Des voiles photoniques optimisées pour l’exploration de Proxima du Centaure et ses planètes

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[EN VIDÉO] Kézako: comment une voile solaire peut-elle propulser un vaisseau spaziale?
Dans l’espace, une surface suffisamment grande peut être poussée par les photons du Soleil. C’est le principe de la voile solaire, testé avec succès en juin 2015 par la Planetary Society. Un système audacieux qu’Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent au cours de cet épisode de Kézako.

Su se souvient qu’en 2016, pour célébrer le 55e anniversario del vol de Tuo Gagarina le 12 aprile 1961, le milliardaire russe Youri Milner avait annoncé – avec le soutien de Stephen Hawking – qu’il lançait un projet de sonde interstellaire : le projet Colpo stellare rivoluzionario. Il s’agissait de beginr l’étude d’une nanovoile photonique propulsée par des faisceaux laser a destinazione des étoiles les plus proches du Soleildans il sistema d’Alpha du Centaure.

Su sai que ce sistema stellare est triple et qu’il esiste des exoplanètes autour de Proxima Centauric’est-à-dire Alpha du Centaure C encore appelée α Centauri C. La sonde ateignant une fraction notable de la vitesse de la lumiere aurait tout de même le temps de prendre des photos rapprochées de ces exoplanètes et de les renvoyer ensuite sur Terre. Rejoindre le système d’Alpha du Centaure ne prendrait qu’environ 20 ans à l’aide d’une voile photonique tractant une sonde de quelques grammes tout au plus et propulsée par des rayons laser envoyés depuis la Terre. Le principe est donc l’analogue de celui déjà expérimenté de la voile sole, propulsée par les rayons du Soleil. Il faudrait pas loin de 80.000 ans avec une sonde propulsée initialement avec des moteurs-fusées classiques pour franchir le gouffrè d’environ 4 années-lumière séparant le système triple d’Alpha du Centaure du Sistema solare.

Un video di presentazione del progetto Starshot. Des antennes émettant des ondes laser dont la puissance égale celle d’un décollage d’una navette spaziale, forma un réseau de taille kilométrique. Concentrant leurs faisceaux, elles émettent une impulso par jour à destination d’une ou plusieurs voiles photoniques de quelques mètres d’envergure. La pressione di radiazione accélérera la voile, capace de lui faire atteindre assez rapidement une vitesse de l’ordre de 20% de celle de la lumière si la sonde et la voile pèsent moins de 10 grammi. Un essaim de telles sondes partirait d’ici 20 ans en direction d’Alpha du Centaure. Leur nombre permettrait de s’assurer que l’une d’elles arrive à bon port malgré des chocs possibles avec des grains de poussière. © Euronews, YouTube

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Une voile photonique qui ne doit ni se déchirer ni fondre

Les études concernant la sonde et la voile qui l’empporterait vers les étoiles se sont poursuivies et deux papiers ont été récemment publiés proposant de modifier quelque peu le concept initial de voile photonique envisagé. Elle duetto sostenitore la pressione di radiazione des faisceaux laser et ceux-ci doivent produire, dans le futur, pour assicurar le succès de la mission interstellaire un flux d’energia des million de fois plus intense que celui du Soleil et que l’on a déjà utilisé pour des expériences comme celle de la voile solaire Ikaros (Aquilone interplanetario accelerato dalla radiazione del sole). Cette mission japonaise de la Jaxa, l’équivalent de la Nas tu de l’ESAun’été lancia nel 2010 e un’été très réussie.

Oppure, la voile photonique qui doit supporter la pression des fotoni ciondolo laser 20 ans a une taille d’environ trois mètres pour une épaisseur mille fois plus fine que celle d’une feuille de papier.

Les chercheurs, auteurs de due articoli publiés dans Nano lettere, expliquent dans le premier qu’il faut que la voile photonique construite à partir d’une feuille ultrafine d’ossido di alluminio et de bisulfure de molybdène se gonfle sous le souffle de la lumière en adoptant la form d’un paracadute, plutôt que de rester plate comme le supposaient la plupart des recherches précédentes. La struttura devrait être courbée de façon qu’elle soit presque aussi profonde que large pour supporter sans se déchirer une pression capace de produire une accélération des milliers de fois supérieure à celle de la gravita terrestre.

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Dan un secondo articololes memes chercheurs se sont occupés du problème de la resistenza à l’échauffement produit par un faisceau laser au moins un million de fois plus potente que le soleil. Même une faible frazione dell’energia dissipata dans la voile, si elle l’absorbe, pourrait la conduire à chauffer au point de fondre.

Pour éviter cela, la voile devra en fait adottare una struttura e una forma di griglia avec des trous régulièrement espacés en rapport avec la longueur d’onde des photons laser.

Reste à fabriquer cette voile et à la tester avec des lasers pour vérifier si les calculs et les raisonnements des chercheurs sont corrects.

L’esplorazione interstellare se concrétise avec ce matériau très prometteur

Articolo dell’Osservatorio di Parigi pubblicato il 23/08/2020

De la même manière que le sfogo gonfle les voiles du bateau, une voile photonique se propulse grâce à la pression exercée par la lumière. Voyager hors du Système solaire, qui ne serait plus qu’une banlieue de notre chère Planète, ne sera bientôt plus de la fantascienza mais une réalité. Commento? Peut-être grâce à l’aérographite qui semble doté de propriétés adéquates pour concrétiser ce rêve. À partir de l’ISS, une telle voile sole permettrait d’atteindre Mars en 60 jours de voyage et de s’échapper du Système solaire…

L’aerografiteuna forma de carbonio synthétisée pour la première fois en 2012, est un nouveau materiaau costituente de nanotubi di carbone imprenditore Il fait partie des matériaux connus les plus légers, avec une densité de seulement 180 grammi par mètre cube, soit une densité environ 7 fois plus faible que l’aria que nous respirons (1225 g/mq3). Son autre propriété remarquable est sa « noirceur », c’est-à-dire sa capacité à absorber presque parfaitement la lumière : moins d’un photon incident sur 1.000 est réfléchi.

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In rotta verso Alpha du Centaure

Ces deux propriétés en font un matériau idéal pour la conception de voiles photoniques : sa grande legèreté et sa capacité à absorber l’energie des photons lui permettent d’accélérer de manière très eff’icil esté lors alla luce. Cette lumière peut être celle d’un laser, come dans il concept Breakthrough Starshot, o simplement la lumière du Soleil come dans cette étude.

le astronomi ont ainsi calculé qu’une coquille sphérique de 1 mètre de diamètre et d’une épaisseur de 0,5 mm, lâchée depuis la Stazione spaziale internazionale ISS, pourrait rejoindre la planète Mars en seulement 60 jours de voyage et Plutone en un peu plus de 4 ans, sans autre propulsion que la lumière du Soleil.

Du fait de sa très faible densité, une voile sphérique de 5 mètres de rayon et de 0,1 mm d’épaisseur pourrait même emporter une charge utile de 55 grammes à une vitesse suffisante pour sol du Systèchème

Une telle sonde serait un eccellente précurseur pour une missione interstellare à destination de notre proche voisine, Alpha Centauri, et de la planète tellurique située dans la zone habitable de la plus faible de ses trois étoiles composantes, Prossima Centauri B.

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