C'est toujours une bonne chose d'apprendre que les idées qui sont courantes dans la science-fiction ont une base dans les faits scientifiques. Congélateurs cryogéniques, pistolets laser, robots, implants en silicate… et n'oublions pas le warp drive ! Croyez-le ou non, ce concept – également connu sous le nom de voyage FTL (Faster-Than-Light), Hyperespace, Vitesse de la lumière, etc. – a en fait un pied dans le monde de la vraie science.

En physique, c'est ce qu'on appelle l'Alcubierre Warp Drive. Sur papier, c'est très spéculatif, mais peut-être valable, solution des équations de champ d'Einstein, spécifiquement comment l'espace, le temps et l'énergie interagissent. Dans ce modèle mathématique particulier de l'espace-temps, il y a des caractéristiques qui rappellent apparemment le « warp drive » ou « hyperspace » fictif des franchises de science-fiction notables, d'où l'association.

Fond:

Depuis qu'Einstein a proposé pour la première fois la théorie de la relativité restreinte en 1905, les scientifiques ont opéré sous les restrictions imposées par un univers relativiste. L'une de ces restrictions est la croyance que la vitesse de la lumière est incassable et, par conséquent, qu'il n'y aura jamais de voyage ou d'exploration spatiale FTL.

Même si les générations suivantes de scientifiques et d'ingénieurs ont réussi à franchir le mur du son et à vaincre l'attraction de la gravité terrestre, la vitesse de la lumière semblait être une barrière destinée à tenir. Mais alors, en 1994, un physicien mexicain du nom de Miguel Alcubierre est venu avec une méthode proposée pour étirer le tissu de l'espace-temps d'une manière qui, en théorie, permettre aux déplacements FTL de s'accélérer.

Concept:

Pour faire simple, cette méthode de voyage dans l'espace consiste à étirer le tissu de l'espace-temps dans une onde qui (en théorie) provoquerait la contraction de l'espace devant un objet tandis que l'espace derrière lui se dilaterait. Un objet à l'intérieur de cette vague (c'est-à-dire un vaisseau spatial) serait alors capable de parcourir cette région, connue sous le nom de "bulle de chaîne" d'espace plat.

C'est ce qu'on appelle la "Métrique d'Alcubierre". Interprétée dans le contexte de la Relativité Générale, la métrique permet à une bulle de chaîne d'apparaître dans une région précédemment plate de l'espace-temps et de s'éloigner, efficacement à des vitesses qui dépassent la vitesse de la lumière. L'intérieur de la bulle est le référentiel inertiel de tout objet qui l'habite.

Puisque le navire ne se déplace pas dans cette bulle, mais est emporté par le mouvement de la région elle-même, les effets relativistes conventionnels tels que la dilatation du temps ne s'appliqueraient pas. D'où, les règles de l'espace-temps et les lois de la relativité ne seraient pas violées au sens conventionnel.

L'une des raisons en est que cette méthode ne reposerait pas sur un déplacement plus rapide que la lumière au sens local, puisqu'un faisceau lumineux à l'intérieur de cette bulle se déplacerait toujours plus vite que le navire. C'est seulement "plus rapide que la lumière" dans le sens où le navire pourrait atteindre sa destination plus rapidement qu'un faisceau de lumière qui voyageait à l'extérieur de la bulle de distorsion.

Des difficultés:

Cependant, il y a peu de problèmes avec cette théorie. Pour un, il n'existe aucune méthode connue pour créer une telle bulle de distorsion dans une région de l'espace qui n'en contiendrait pas déjà une. Seconde, en supposant qu'il y avait un moyen de créer une telle bulle, il n'y a pas encore de moyen connu d'en sortir une fois à l'intérieur. Par conséquent, la pulsion (ou métrique) d'Alcubierre reste à cette époque dans la catégorie de la théorie.

Mathématiquement, il peut être représenté par l'équation suivante :ds2=– (a2 – BiBi) dt2 + 2Bi dxi dt + gijdxi dxj, où a est la fonction de lapsus qui donne l'intervalle de temps propre entre les hypersurfaces voisines, Bi est le vecteur de décalage qui relie les systèmes de coordonnées spatiales sur différentes hypersurfaces et gij est une métrique définie positive sur chacune des hypersurfaces.

Tentatives de développement :

En 1996, La NASA a fondé un projet de recherche connu sous le nom de Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP) pour étudier diverses propositions et technologies d'engins spatiaux. En 2002, le financement du projet a été interrompu, ce qui a incité le fondateur – Marc G. Millis – et plusieurs membres à créer la Fondation Tau Zero. Nommé d'après le célèbre roman du même nom de Poul Anderson, cette organisation se consacre à la recherche sur les voyages interstellaires.

En 2012, Le laboratoire avancé de physique de la propulsion de la NASA (alias Eagleworks) a annoncé qu'il avait commencé à mener des expériences pour voir si un "entraînement à distorsion" était en fait possible. Cela comprenait le développement d'un interféromètre pour détecter les distorsions spatiales produites par l'expansion et la contraction de l'espace-temps de la métrique d'Alcubierre.

Le chef de l'équipe – le Dr Harold Sonny White – a décrit leur travail dans un article de la NASA intitulé Warp Field Mechanics 101. Il a également expliqué leur travail dans la publication Roundup 2012 de la NASA :

"Nous avons lancé un banc d'essai d'interféromètre dans ce laboratoire, where we're going to go through and try and generate a microscopic instance of a little warp bubble. And although this is just a microscopic instance of the phenomena, we're perturbing space time, one part in 10 million, a very tiny amount… The math would allow you to go to Alpha Centauri in two weeks as measured by clocks here on Earth. So somebody's clock onboard the spacecraft has the same rate of time as somebody in mission control here in Houston might have. There are no tidal forces, no undue issues, and the proper acceleration is zero. When you turn the field on, everybody doesn't go slamming against the bulkhead, (which) would be a very short and sad trip."

En 2013, Dr. White and members of Eagleworks published the results of their 19.6-second warp field test under vacuum conditions. Ces résultats, which were deemed to be inconclusive, were presented at the 2013 Icarus Interstellar Starship Congress held in Dallas, Texas.

When it comes to the future of space exploration, some very tough questions seem unavoidable. And questions like "long will it take us to get the nearest star?" seem rather troubling when we don't make allowances for some kind of hypervelocity or faster-than-light transit method. How can we expect to become an interstellar species when all available methods with either take centuries (or longer), or will involve sending a nanocraft instead?

At present, such a thing just doesn't seem to be entirely within the realm of possibility. And attempts to prove otherwise remain unsuccessful or inconclusive. But as history has taught us, what is considered to be impossible changes over time. Un jour, who knows what we might be able to accomplish? But until then, we'll just have to be patient and wait on future research.