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Propulser une fusée sans carburant, grâce au plasma virtuel du vide quantique? Les interrogations autour de l'annonce de la Nasa

Décollage de la navette Atlantis au Centre spatial Kennedy de la Nasa | NASA/Sandra Joseph and Kevin O'Connell

Décollage de la navette Atlantis au Centre spatial Kennedy de la Nasa | NASA/Sandra Joseph and Kevin O'Connell

De nombreux passionnés placent dans cet appareil l'espoir d'une incroyable révolution scientifique, renversant les lois de la physique et bouleversant notre quotidien même. Mais, sauf énorme surprise, il ne fonctionne probablement pas.

Le potentiel est extraordinaire. Si elle est avérée, cette découverte pourrait à elle seule renverser les lois de la physique actuelle. Simplifier la conquête spatiale en permettant, écrit The Verge, la conception «de vaisseaux ultra-rapides capables de transporter des humains jusqu'à Mars en quelques semaines au lieu de plusieurs mois». Pour révolutionner, à terme, tous nos modes de transport.

Cette découverte, c'est celle de la Nasa, qui a annoncé avoir testé avec succès un type de propulseur –l'engin qui sert à envoyer en l'air fusées, lanceurs, satellites et tous leurs petits copains– capable de tourner... sans aucun carburant! Un appareil dont le principe circule depuis des années à la marge de la communauté scientifique, qui le considère dans sa grande majorité comme un peu trop loufoque.

L'expérience de la Nasa va-t-elle changer ça, comme le prétendent aujourd'hui bon nombre d'observateurs?

Le problème, c'est que personne n'y voit très clair dans cette expérience. Et que malgré l'enthousiasme forcément suscité par la perspective d'une telle révolution, la plupart des chercheurs persistent à douter qu'un tel propulseur soit vraiment possible. Et préconisent vivement, avant de renverser la table, de chercher l'erreur.

1.Ce propulseur viole une loi fondamentale de la physique

Non pas par pur esprit de contradiction, mais parce que l'idée même de ce propulseur va à l'encontre d'une des lois essentielles de notre physique. Du genre de celles qui fonctionnent très bien et partout, de l'immensément grand à la mécanique quantique, sur les petits comme sur les énormes objets, précise Stéphane Mazouffre, chercheur au CNRS qui travaille sur les système de propulsion électrique, et que nous avons contacté par téléphone. 

Cette loi, c'est celle de la «conservation de la quantité de mouvement». Pas d'affolement: si vous en ignorez le nom, cette règle physique vous est en réalité très familière. Elle explique par exemple pourquoi, reprend Stéphane Mazouffre, il y a un recul lorsque l'on tire avec un fusil. Ou pourquoi, et c'est ce qui nous intéresse ici, une fusée décolle.

En vertu de cette règle toute bête, les milliers de tonnes d'une fusée, d'un satellite ou de quelconque engin en direction de l'espace, peuvent se mettre en branle, à condition que suffisamment de matière s'éjecte dans la direction inverse, vers le sol.

Lancement de la navette Atlantis à destination de la Station spatiale internationale (ISS), en 2009 | Nasa.

Il s'agit la plupart du temps de gaz (on parle alors de propulsion chimique), mais ça peut aussi être des particules de matière chargées (propulsion électrique).

Mais à chaque fois, quelque chose sort, en grande quantité et violemment. On en a d'ailleurs tous vu le spectacle à base de feu, fumée et bruit assourdissant, à l'occasion d'une retransmission d'un lancement de fusée ou de navette spatiale, à Kourou ou à Cap Canaveral.

C'est aussi pour cette raison que tout ce qu'on envoie dans l'espace transporte des tonnes et des tonnes de carburant, qui composent «90% à 95% de la masse des lanceurs» à en croire notre spécialiste du CNRS.

Un inconvénient encombrant dont le propulseur que vient de tester la Nasa offre précisément de se débarrasser.

Comment? Avec des ondes.

Il faut en gros imaginer une boîte, dans laquelle «on crée des ondes électromagnétiques, à partir d'une source électrique». Rien de bien compliqué: c'est ce que fait déjà votre four à micro-ondes. Piégées dans cette cavité à la configuration particulière, et dotée de miroir, ces ondes auraient la capacité de créer une poussée. Une force. Le tout donc sans aucune matière.

«Comment fait-il alors pour conserver la quantité de mouvement?, s'interroge Stéphane Mazouffre, au même titre qu'un très grand nombre d'observateurs. Si c'est vrai, cela veut dire que toute la physique que l'on connaît n'est pas juste!»

2.Un propulseur à micro-ondes agitateur de particules virtuelles dans le plasma du vide quantique

Et c'est là que tout s'embrouille. Pour fonctionner, les auteurs de la publication de la Nasa écrivent que ce propulseur à micro-ondes s'appuie sur le «plasma virtuel du vide quantique».

Vous n'y comprenez rien? Rassurez-vous, les scientifiques non plus.

Pour beaucoup, ce genre de formulation est même le premier signe d'une hypothèse foireuse. «C'est le genre de choses que vous dites si vous avez fumé trop d'herbe après avoir raté un cours sur la théorie quantique», cingle , mathématicien et physicien américain spécialiste de la mécanique quantique, dont l'analyse sur son profil Google+ est chaudement recommandée par Phil Plait, le spécialiste espace de Slate.com.

C'est le genre de choses que vous dites si vous avez fumé trop d'herbe après avoir raté un cours sur la théorie quantique

John Baez, mathématicien et physicien

Même scepticisme du côté de Stephane Mazouffre, qui nous indique que le recours à la mécanique quantique, et à son vocabulaire aussi peu accessible qu'incroyablement envoûtant, est une ruse fréquente de chercheurs en mal d'explications claires. Qui pensent parfois dur comme fer avoir découvert des choses extraordinaires, telles que des propulseurs à matière noire ou des moteurs perpétuels.

Wired tente tout de même une traduction de ce mécanisme fondé sur le «plasma virtuel du vide quantique»:

«[...] cela implique que l'appareil pourrait fonctionner en intéragissant avec un nuages de particules et d'anti-particules qui n'auraient de cesse d'apparaître et de disparaître dans un espace vide.»

Une tambouille quantique capable, à en croire les partisans du projet, de créer une poussée.

Stephane Mazouffre, qui a jeté un oeil aux travaux de Guido Fetta, le chercheur américain à l'origine du propulseur validé par la Nasa (son site est hors-ligne depuis que l'on parle de l'expérience), nous confie que ce dernier n'est pas beaucoup plus clair sur ce point précis:

«[...] Introduire ces particules virtuelles est une astuce pour conserver la quantité de mouvement.»

Une «idée intéressante, résume Phil Plait sur Slate.com, mais une idée hautement hypothétique».

Sans compter que l'agence spatiale américaine s'en lave –pour le moment du moins– complètement les mains: les auteurs du compte-rendu de l'expérience précisent en effet explicitement ne pas se pencher sur «la physique de la poussée à plasma du vide quantique», pour se contenter de «décrire l'expérience».

Manière, notent encore les plus sceptiques, de ne pas se mouiller davantage.

3.Des erreurs dans l'expérience?Micro poussée et poussée fantôme


«Mes collègues de la Nasa doivent être bien embêtés!», poursuit Stéphane Mazouffre, qui pense, là encore comme beaucoup d'autres chercheurs, que ces résultats extraordinaires sont très probablement le fruit d'une erreur dans le dispositif expérimental.

30 à 50

C'est la poussée du propulseur, en micro-Newtons, mesurée par la Nasa. Soit plus de 100.000 fois moins que le poids ressenti quand vous tenez un iPhone

Et de rappeler la mésaventure du Cern, qui en 2011 mettait en branle la théorie de la relativité d'Einstein, autre fameux pilier de la physique, en observant des neutrinos plus rapides que la vitesse de la lumière. Des résultats incroyables découlant au final...d'un problème de GPS.

Dans le cas de notre fantastique propulseur, l'erreur serait d'autant plus probable que la poussée mesurée lors de la très courte expérience de la Nasa (huit jours seulement) est minuscule. Seulement 30 à 50 micro-Newtons. Ce qui n'est vraiment rien, confirme le site PBS:

«Un seul Newton c'est déjà moins que le poids ressenti dans votre main quand vous tenez un iPhone

Imaginez donc la même chose, 100.000 fois attenuée!

Notre spécialiste de la propulsion ajoute par ailleurs que «mesurer une poussée si faible, c'est un métier à part entière». Il faut notamment s'assurer qu'aucune interférence parasite ne vient précisément créer cette poussée. Or écrit que «des vagues dans l'océan à 25 miles de là [40 km] suffisent à mettre en l'air l'expérience!» Et de conclure:

«[...] Vous ne pouvez pas révolutionner la physique sans vérifier avec une grande attention toutes les sources potentielles d'erreurs.»

4.Et si c'était vrai?C'est beau la science!

D'autres biais similaires ont été pointés dans le dispositif expérimental qui a conduit la Nasa à conclure que oui, peut-être il existe un propulseur extraordinaire tournant selon des lois de la physique encore à découvrir.

Et malgré ces nombreuses réticences, ces longs argumentaires démontant patiemment ces résultats incroyables, nombreux aussi, sont ceux qui veulent y croire.

Wired vient ainsi de prendre partie avec un long article en dix points, dénouant les critiques une à une. A l'en croire, un compte-rendu de l'expérience plus récent, et bien plus complet que le précédent, atteste du sérieux et des précautions prises pour l'expérience.

Wired en profite pour rappeler que les Chinois affirment depuis des années avoir réussi à construire ces propulseurs, et ajoute même que l'agence spatiale américaine a d'ores et déjà testé d'autres engins similaires –tels que le EmDrive, l'un des premiers propulseurs du genre. En obtenant toujours un résultat positif.

Décollage de la navette Endeavour en 2011 | NASA/Jim Grossmann

Qui et quoi croire alors? Plus qu'une position ou une autre, mieux vaut se fier ici à la progression de cette intense discussion suscitée par cette expérience –une parmi tant d'autres!– de la Nasa. Suivre celles qui ne devraient pas à tarder à lui succèder, vu le potentiel proclamé de ce propulseur. Et alors, après avoir multiplié les tests, écarté toutes les sources d'erreurs, se dégagera une vérité.

Et c'est peut-être cela qu'il faut pour le moment retenir de cette histoire de propulseur.

Vraie ou fausse, elle rappelle d'abord l'incroyable dynamisme de la science et l'ouverture d'une partie des chercheurs, prêts à faire table rase de leur connaissance pour s'atteler à un tout nouvel horizon.

Même les plus virulents, même ceux qui voient ici l'oeuvre d'un parfait illuminé, se refusent en effet à formuler que l'existence de ce propulseur, et d'une physique radicalement neuve, sont catégoriquement exclues. 

 «Il faut simplement être très prudent, conclut Stéphane Mazouffre qui ajoute dans un sourire: mais si c'est vrai, je peux fermer boutique!»

Il y aurait alors de toute façon fort à faire...

On en parlait à 12h40 dans notre rendez-vous hebdomadaire dans le 12:30 du Mouv' avec Thomas Rozec:

 

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