Le 16 novembre, 2019, Le pilote et auteur Robert DeLaurentis s'est lancé dans une aventure ambitieuse. En partant du Gillespie Field du comté de San Diego, il vira vers Grand Prairie, Texas sur la première étape d'une expédition de pôle à pôle. À chaque arrêt en cours de route, il prévoyait de parler de l'éducation STEM, la sécurité et la technologie de l'aviation, le tout avec l'intention d'encourager et d'inspirer la prochaine génération.

La plupart de l'espace de chargement de son avion bimoteur modifié de 1983, surnommé « Citoyen du monde, " avait été équipé de réservoirs de carburant supplémentaires pour le long voyage, mais il avait de la place pour un petit appareil gracieuseté des chercheurs de l'UC Santa Barbara :un vaisseau spatial à l'échelle d'une plaquette (WSS).

Le satellite miniature est l'œuvre du professeur de physique Philip Lubin, technicien de développement Nic Rupert, le chercheur postdoctoral Peter Krogen et l'étudiant de premier cycle Varun Iyer. Cela fait partie du projet Starlight, un effort soutenu par la NASA pour développer un vaisseau spatial et un système de propulsion pouvant atteindre le système extra-solaire le plus proche au cours d'une vie humaine.

Le concept est une rupture radicale avec la pratique conventionnelle. La configuration habituelle consiste à lancer un vaisseau spatial avec un système de propulsion pour l'amener à sa destination. Starlight prend une autre voie :laissez le système de propulsion encombrant sur Terre, et rayonner l'énergie sur le vaisseau spatial à l'aide de lasers à haute puissance.

Cette idée non conventionnelle permet aux scientifiques de miniaturiser l'engin au point où il pourrait être accéléré à une fraction significative de la vitesse de la lumière. Cela réduirait un voyage vers le système stellaire le plus proche - Alpha Centauri - de 100, 000 ans à environ 20 ans.

"La chimie est une impasse pour devenir interstellaire, " Lubin a dit, se référant au propulseur de fusée conventionnel. La propulsion laser devrait permettre à l'engin d'atteindre des vitesses suffisamment rapides pour qu'il puisse atteindre les étoiles proches au cours d'une durée de vie humaine nominale.

Lubin et son équipe reconnaissent l'importance plus large de leur projet. "Une partie de notre programme, tout en étant très technique, essaie d'inspirer les gens quant aux possibilités d'exploration humaine, " il a dit.

Cet aspect n'a pas échappé à DeLaurentis, qui a rencontré Lubin lors d'une visite à Santa Barbara avec son ami et collègue pilote Brian Keating, professeur de cosmologie à l'UC San Diego. "Ce voyage consiste à pousser l'avion et le pilote à leurs limites absolues, " dit DeLaurentis, "et je pense que ce vaisseau spatial à l'échelle d'une plaquette pousse nos connaissances à leurs limites absolues, trop."

Et, comme DeLaurentis l'a ajouté, "L'aviation est vraiment le premier pas vers les étoiles."

Le laboratoire a fourni au pilote un WSS, qu'il nomma François, après sa défunte mère. Il se branchait sur un port USB et vivait sur l'une des fenêtres derrière le siège du copilote. "Il a pris des photos, il mesurait l'altitude, Température, la vitesse, emplacement, " il a dit, "et c'était juste essentiellement pointé du doigt la fenêtre tout le temps."

Vaisseau spatial à bord, Delaurentis a navigué vers le sud du Texas, s'arrêter au Panama, Colombie, Bolivie et Argentine. Le Citoyen du Monde a franchi avec succès le pôle Sud le 17 décembre 2019—le 116e anniversaire du premier vol des frères Wright. Le transit au-dessus des pôles nord et sud était entièrement alimenté par du biocarburant.

Malgré un poids d'un peu moins de 1 ¼ once, le vaisseau spatial contenait un large éventail de capteurs. Il comportait un appareil photo de 5 mégapixels, détecteur de lumière ambiante, système GPS, capteur de pression et d'humidité, deux thermomètres et une centrale inertielle à neuf axes. L'équipe prévoit de réduire encore plus le vaisseau spatial à l'avenir. "Nous aimerions faire un vaisseau spatial qui peut presque être imprimé comme un processeur, ", a déclaré l'ingénieur principal Nic Rupert.

Starlight est un projet à long terme, avec un calendrier comparable au développement des fusées commençant avant la Seconde Guerre mondiale jusqu'au lancement d'Apollo 11. dit Lubin. Sauf, alors que la course à l'espace était motivée par la recherche militaire pendant la guerre froide, Starlight est motivé par le travail civil sur le marché des technologies grand public.

Le voyage du vaisseau spatial vers le nord était beaucoup plus mouvementé. Le Citoyen du Monde a eu la chance de pouvoir quitter l'Italie juste avant la fermeture du pays en mars. À ce stade, l'expédition a presque été interrompue lorsque COVID-19 a frappé l'Europe. Delaurentis et le WSS se sont dirigés vers le pays le plus proche qui était encore ouvert, Espagne, où il a passé six semaines en quarantaine alors que la pandémie balayait le continent.

Une fois les restrictions assouplies, l'avion et le vaisseau spatial se dirigeaient vers la Suède, où le voyage a calé pendant un autre mois. Le plan était de s'envoler pour l'île norvégienne de Svalbard, mais l'autorisation ne viendrait pas du gouvernement norvégien. Sans se décourager, DeLaurentis a volé 11,5 heures, directement de Kiruna, la Suède à Fairbanks, Alaska. En route, pilote, avion et engin spatial sont passés au-dessus des pôles nord magnétique et géographique, ainsi que le pôle nord d'inaccessibilité.

Au cours de cette étape, DeLaurentis s'est retrouvé de façon inattendue sans navigation ni pilote automatique. Il était entouré de cinq heures d'eau de toutes parts, sans même les étoiles pour le guider pendant les 24 heures du jour de l'été polaire.

Heureusement la tablette du pilote fonctionnait toujours, et il a pu naviguer en toute sécurité jusqu'à Fairbanks.

Le vaisseau spatial, cependant, rencontré aucun de ces problèmes. "Notre instrumentation fonctionnait très bien, même au-dessus des pôles, " a déclaré Iyer. " Nous avons des données GPS et de mesure inertielle ininterrompues pour les deux vols qui ont emmené Robert au-dessus des pôles. " Cela est de bon augure pour sa fiabilité sur le long voyage vers Alpha Centauri.

Bien que la pandémie ait menacé de bloquer toute l'expédition, l'équipe a persévéré, et finalement réussi. Citizen of the World a atterri à Gillespie Field le 10 août 2020. Le WSS Francis est retourné à son domicile dans le Lubin Lab peu de temps après, à ce moment-là, l'équipe a téléchargé toutes les données qu'elle avait enregistrées sur sa carte microSD intégrée.

Les chercheurs ont utilisé les données pour comprendre les performances de l'engin. "Cela nous a fait prendre conscience de certains problèmes avec l'appareil qui se réinitialise automatiquement de temps en temps sans cause apparente, " a expliqué Iyer, "un problème que nous n'avions pas observé auparavant dans un laboratoire."

Quant au WSS lui-même :« Francis a terminé sa mission et tout a été un succès, " a déclaré Rupert. " Nous avons beaucoup appris de cette expérience, et trouvé de nombreuses nouvelles façons d'affiner et de rationaliser le prototype. François est maintenant à la retraite. Elle occupe une belle place sur l'étagère à côté de ses frères et sœurs."