1- Le vaisseau à antimatière

Le vaisseau à antimatière est un projet datant de 1950. Il s'agit d'un vaisseau dont le moteur annihile une dizaine de tonnes d’antimatière, le combustible le plus énergétique connu dans l’univers, et s’en sert pour avancer dans l'espace.

 

Représentation éventuelle d'un vaisseau à antimatière

Qu’est-ce que l’antimatière ?

Représentation d'un atome d'hydrogène et d'antihydrogèneL’antimatière est l’opposé de la matière, l’opposition se fait au niveau des charges électriques : à chaque particule élémentaire de matière (électron, proton…) est associée une particule d’antimatière (antiélectron, antiproton…) qui lui est semblable mais qui a une charge opposée.

Par exemple, un atome d’hydrogène est formé d’un proton (à charge électrique positive), autour duquel gravite un électron (à charge électrique négative), alors qu’un atome d’antihydrogène est formé d’un antiproton (à charge négative), autour duquel gravite un antiélectron, ou positron (à charge positive).

En quoi peut-elle servir de carburant ?

Matière et antimatière, lorsqu’elles entrent en contact, peuvent s’annihiler. Elles sont alors transformées en énergie, d’après l’équation d’Einstein E = mc². La masse est intégralement convertie en énergie. C’est précisément cette énergie qui pourrait servir à la propulsion d’un vaisseau. Il s’agit du processus le plus efficace de conversion de la matière en énergie.

Par exemple, l’annihilation de 1g d’antimatière fournit autant d’énergie que la fusion de 5kg de plutonium, soit la bombe d’Hiroshima.

 

Comment fonctionne le moteur du vaisseau à antimatière ?

Schéma du principe de fonctionnement du réacteur à positronsLa principale théorie veut que le vaisseau à antimatière soit propulsé par un réacteur à positrons. Des positrons sont dirigés à partir de l'unité de stockage vers une grille d'atténuation, où ils interagissent avec la matière et émettent de la chaleur. L'hydrogène liquide circule à travers la grille et capte cette chaleur. L'hydrogène s'écoule alors vers la sortie de la tuyère (la forme de cloche en jaune et bleu), puis s'échappe dans l'espace, en produisant la poussée.

Voyage vers Gliese 581

En sachant que la vitesse du vaisseau serait de l'ordre de 0.21c, soit 6.3 x 10 7 m.s-1, et que le système Gliese 581 se situe à 20.5 a.l de la Terre, le voyage durerait environ 100 ans.

Calcul de le durée du voyage vers Gliese 581 à bord du vaisseau à antimatière

La vie à bord du vaisseau

Un voyage d'environ 100 ans est bien trop long pour la vie d'homme.

Une première solution consisterait en la succession de plusieurs générations de colons tout au long de la durée du voyage, mais on ne peut pas emporter une infinité de ressources à bord pour subvenir à "100 ans de besoins humains", notamment en ce qui concerne l'eau, le dioxygène et la nourriture.

Une seconde solution consisterait en la conservation des astronautes à basse température, c'est la cryonie. Cette méthode, en "endormant" ainsi les colons, permettrait de réduire considérablement les quantités de ressources à emporter, et de supprimer le problème de la durée du voyage. Toutefois, la cryonie comporte également des limites :

- lors de la congélation, l’eau contenue dans le cytoplasme des cellules se transforme en cristaux de glace qui endommagent la cellule.

- ces micro-cristaux de glace endommagent notamment les cellules du cerveau, c'est pourquoi on ne pourrait pas réveiller une personne en état de stase.

- les cryoconservateurs utilisées pour éviter l’endommagement des cellules sont très toxiques.

- la science ne permet pas aujourd'hui de cryoniser un être humain. Elle permet seulement de cryoniser de petits animaux ou des membres d'êtres vivants.

De plus, on ne connait pas, les effets d’un voyage de 100 ans dans l’espace sur des humains. La durée maximale d'un séjour dans l'espace d'un astronaute est de 803 jours. Il s'agit d'une mission en station spatiale. Un séjour de cette durée suffit à provoquer chez l'astronaute des effets à court terme tels que la désorientation ou des troubles digestifs bénins. L'adaptation humaine à l'espace et à l'absence de gravité lors de séjours prolongés de 100 ans poserait davantage de problèmes. En effet, en l'absence de gravité, on constate notamment une perte de la masse musculaire, l'apparition d'ostéoporose et une baisse de l'efficacité du système immunitaire. De même, l'expsition aux radiations cosmiques provoquerait de graves altérations de notre ADN et pourrait causer, à long terme, de graves conséquences telles que la cessité, ou pire encore, la mort.

Les limites du projet

La construction d’un tel vaisseau nécessiterait des moyens financiers et des ressources naturelles, comme le métal, dont on ne dispose pas. En effet la construction d'un tel vaisseau dépendrait d'un acte de générosité désintéressé : ceux qui financeraient ce projet n'en tireraient pratiquement aucun avantage et ne reverraient jamais le vaisseau, étant parti pour un autre système solaire.

La seule antimatière dont on dispose est celle que l’on fabrique en laboratoire (grâce aux accélérateurs de particules). Or, la fabriquer demande beaucoup d’énergie, le processus de fabrication n’est pas très efficace, et coûte également très cher. Effectivement, il faut près de 10 000 000 de dollars pour produire un nanogramme d’antiprotons.

La technologie actuelle ne permet pas d’emmagasiner assez d’antimatière pour envisager un voyage interstellaire, or, un voyage interstellaire nécessiterait plusieurs centaines de kilogrammes  d’antiprotons.

Pour avoir assez d’antimatière, il faudrait faire fonctionner nos accélérateurs de particules pendant des siècles.

La production de 1mg d’antiprotons dépasse de loin la puissance économique et énergétique de notre planète.

 

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