Il y a quelque chose d’assez vertigineux dans le fait de prendre au sérieux une proposition qui ressemble, au premier regard, à de la science-fiction de bibliothèque : envoyer une sonde pesant quelques grammes vers l’étoile la plus proche de notre système solaire, propulsée non pas par des moteurs-fusées mais par la pression de la lumière, en espérant qu’elle arrive à destination dans vingt ans. Et pourtant, des physiciens, des ingénieurs en matériaux, et quelques milliardaires convaincus que l’humanité devrait penser à plus long terme que le prochain trimestre fiscal travaillent sur ce problème avec une rigueur tout à fait sérieuse.
Le principe de base de la voile solaire n’est pas nouveau. Les photons — les particules qui constituent la lumière — ne possèdent pas de masse, mais ils transportent une quantité de mouvement. Quand ils frappent une surface réfléchissante, ils transfèrent cette impulsion à la surface, produisant une poussée infinitésimale mais continue. Dans l’espace, où il n’y a pas de frottement pour ralentir l’objet propulsé, cette poussée s’accumule. Les premières voiles solaires testées en orbite — comme IKAROS, la sonde japonaise lancée en 2010 — ont confirmé que le principe fonctionne. Le problème, c’est l’échelle. La pression du rayonnement solaire est suffisante pour des manœuvres orbitales modestes. Elle est totalement insuffisante pour atteindre une étoile voisine dans un délai qui aurait un sens humain.
C’est là qu’intervient l’idée centrale de Breakthrough Starshot : remplacer la lumière du Soleil par un réseau de lasers terrestres d’une puissance de 100 gigawatts, focalisé pendant quelques minutes sur une voile de quelques mètres carrés portant une charge utile de quelques grammes. L’accélération serait brutale — jusqu’à 60 000 fois la gravité terrestre — mais de très courte durée. La sonde atteindrait environ 20 % de la vitesse de la lumière, soit environ 60 000 kilomètres par seconde, et continuerait sur sa lancée pendant deux décennies avant d’arriver dans le voisinage d’Alpha du Centaure, à 4,37 années-lumière de nous.
Les défis sont nombreux et concrets. Construire un réseau laser de cette puissance, cohérent et stable, à l’échelle d’un kilomètre ou plus, est un problème d’ingénierie sans précédent. Concevoir une voile capable de supporter l’intensité lumineuse de ce faisceau sans se déformer ou se vaporiser demande des matériaux qui n’existaient pas il y a dix ans. Des équipes travaillent aujourd’hui sur des films de nitrure de silicium de 200 nanomètres d’épaisseur — soit environ mille fois plus fin qu’un cheveu humain — dont la microstructure est optimisée par des algorithmes d’intelligence artificielle pour maximiser la réflectivité et dissiper la chaleur. Ces films commencent à exister en laboratoire. Les fabriquer à grande échelle est une autre histoire.
Il y a aussi le problème des poussières interstellaires. À 20 % de la vitesse de la lumière, un grain de poussière de quelques microns représente un projectile dont l’énergie d’impact dépasse tout ce que la sonde peut absorber sans dommage. La trajectoire vers Alpha du Centaure traverse un milieu interstellaire dont la densité en particules n’est pas parfaitement connue. Et une fois la sonde arrivée, elle ne ralentira pas — elle traversera le système à pleine vitesse, disposant de quelques heures au mieux pour transmettre des données vers une Terre qui ne les recevra que quatre ans plus tard.
